为什么 views::reverse 不适用于 iota_view<int64_t, int64_t>

Question

我有following C++ program，但由于某种原因，我不能使用int64_t 作为模板参数。

#include <iostream>
#include <ranges>

template<typename T> 
void fn() {
    for (auto val : std::ranges::iota_view{T{1701}, T{8473}} 
                  | std::views::reverse
                  | std::views::take(5))
    {
        std::cout << val << std::endl;
    }

}

int main()
{
    fn<int16_t>();
    fn<int32_t>();
    // does not compile:
    // fn<int64_t>();
}

这是预期的（我做错了什么），还是只是编译器/标准库中的一些不幸的错误？

注意：当我删除 std::views::reverse 时，代码也会为 int64_t 编译。

Answer 1

这是一个 libstdc++ 错误，已提交100639。

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iota 是一个非常复杂的范围。特别是，我们需要选择一个足够宽的difference_type，以防止溢出（另请参见P1522）。结果，我们在[range.iota]：

让IOTA-DIFF-T(W)定义如下：

• [...]
• 否则，IOTA-DIFF-T(W) 是一个有符号整数类型，其宽度大于 W 的宽度（如果存在此类类型）。
• 否则，IOTA-DIFF-T(W) 是宽度不小于 W 的宽度的未指定的类符号整数类型 ([iterator.concept.winc])。

[注1：未指定此类型是否满足weakly_­incrementable。 ——尾注]

对于iota_view<int64_t, int64_t>，我们的差异类型是__int128（一个足够宽的有符号整数类型）。在 gcc 上，signed_integral<__int128> 在以一致性模式 (-std=c++20) 和带有扩展名 (-std=gnu++20) 的 true 编译时为 false。

现在，在 libstdc++ 中，reverse_view 是 implemented as：

template<typename _Iterator>
class reverse_iterator
  : public iterator<typename iterator_traits<_Iterator>::iterator_category,
                    typename iterator_traits<_Iterator>::value_type,
                    typename iterator_traits<_Iterator>::difference_type,
                    typename iterator_traits<_Iterator>::pointer,
                    typename iterator_traits<_Iterator>::reference>
{
  // ...
  typedef typename __traits_type::reference reference;
  // ...
  _GLIBCXX17_CONSTEXPR reference operator*() const;
  // ...
};

这不是reverse_iterator 的指定方式。 [reverse.iterator] 将reference 类型定义为：

using reference = iter_reference_t<Iterator>;

不同的是，后者只是表示*it的类型，而前者实际上是通过iterator_traits，并试图确定reference的含义，如果It::reference不作为一个类型存在。该决定在[iterator.traits] 中指定：

否则，如果 I 满足仅展示概念 cpp17-input-iterator，则 iterator_­traits<I> 具有以下可公开访问的成员：[...]

其中reference 是I::reference（如果存在）或iter_reference_t<I>（如果不存在）。这看起来是一样的，但我们必须首先满足cpp17-input-iterator<I>。而cpp17-input-iterator<I> 要求，除其他外：

template<class I>
concept cpp17-input-iterator =
  cpp17-iterator<I> && equality_­comparable<I> && requires(I i) {
    // ...
    requires signed_­integral<typename incrementable_traits<I>::difference_type>;
  };

所以基本上，当且仅当 signed_integral<__int128> 成立时，iterator_t<iota_view<int64_t, int64_t>> 满足 cpp17-input-iterator，这仅在我们在 -std=gnu++20 中编译时才成立。

但我们不需要满足这个要求，因为reverse_iterator<I> 应该直接使用iter_reference_t<I> 而不是通过iterator_traits，这会绕过必须检查signed_integral<__int128>。