C++中的Constexpr迭代程序

Constexpr Iterator in C++

本文关键字：程序 迭代 Constexpr 中的 C++      更新时间：2023-10-16

我有兴趣为个人项目创建一个非常小的constexpr容器。我需要的最重要的东西是一个具有真正constexpr迭代器的容器。它们最终将被添加到标准中(http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2018/p0858r0.html)但我想知道如何在当前的C++中实现它们。

假设我有一个这样的数据结构：

template <typename T, unsigned N>
struct array {
const T data[N];
template<typename... Args>
constexpr array(const Args&... args) : data{args...} {
}
struct array_iterator {
T const* ptr;
constexpr array_iterator(const T* ptr) : ptr(ptr) {}
constexpr void operator++() { ++ptr; }
constexpr void operator--() { --ptr; }
constexpr T const& operator* () const { return *ptr; }
constexpr bool operator==(const array_iterator& rhs) const { return *(*this) == *rhs; }
constexpr bool operator!=(const array_iterator& rhs) const { return !(*this == rhs); }
};
constexpr array_iterator begin() const { return array_iterator(data); }
constexpr array_iterator end()   const { return array_iterator(data + N); }
};

我需要的是能够在constexpr上下文中实际使用迭代器：

constexpr array<int, 3> arr(1, 2, 3);
constexpr auto it = arr.begin();

但很明显，由于我在处理非constexpr-ptr子对象，我遇到了这样的错误：

iterator.cpp:46:18: error: constexpr variable 'it' must be initialized by a
constant expression
constexpr auto it = arr.begin();
^    ~~~~~~~~~~~
iterator.cpp:46:18: note: pointer to subobject of 'arr' is not a constant
expression
iterator.cpp:45:27: note: declared here
constexpr array<int, 3> arr(1, 2, 3);
^

那么，对于类似容器的数组，什么是最小constexpr迭代器呢？

constexpr有一些含义。

它可以意味着一个可以在编译时计算的值。它可能意味着一个函数，在给定编译时参数的情况下，可以生成可以在编译时计算的输出。

您发现迭代器无法引用自动存储constexpr对象。另一方面，它们可以在constexpr函数内被调用。

template <typename T, unsigned N>
struct array {
const T data[N];
template<typename... Args>
constexpr array(const Args&... args) : data{args...} {}
struct array_iterator {
T const* ptr;
constexpr array_iterator(const T* ptr) : ptr(ptr) {}
constexpr void operator++() { ++ptr; }
constexpr void operator--() { --ptr; }
constexpr T const& operator* () const { return *ptr; }
constexpr bool operator==(const array_iterator& rhs) const { return ptr == rhs.ptr; }
constexpr bool operator!=(const array_iterator& rhs) const { return !(*this == rhs); }
};
constexpr array_iterator begin() const { return array_iterator(data); }
constexpr array_iterator end()   const { return array_iterator(data + N); }
};
constexpr int sum() {
int retval = 0;
constexpr array<int, 3> arr = {1,2,3};
for (int x : arr)
retval += x;
return retval;
}
int main() {
array<int, sum()> test;
(void)test;
}

您的operator==已损坏，但修复后，我们可以在constexpr上下文中调用sum()，后者反过来使用迭代器。

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