Introducción.
En C++ no podemos crear contenedores de referencias:
std::vector<int&> vri;
In instantiation of ‘class __gnu_cxx::new_allocator<int&>’: required from ‘class std::allocator<int&>’ required from ‘struct std::_Vector_base<int&, std::allocator<int&> >’ required from ‘class std::vector<int&>’ required from here error: forming pointer to reference type ‘int&’ typedef _Tp* pointer; ^~~~~~~
La implementación interna de los contenedores, requiere el uso de punteros al tipo contenido, lo que generaría el tipo prohibido puntero a referencia.
Por suerte, existe la plantilla std::reference_wrapper
:
int x{1}, y{2}, z{3};
std::vector<std::reference_wrapper<int>> vr{x, y, z};
for (auto &v : vr)
++v;
std::cout << x << ' ' << y << ' ' << z << '\n';
El código anterior muestra 2 3 4
.
Problema.
Estoy desarrollando una librería de filtros para contenedores de C++, por ejemplo el filtro where
recibe un contenedor y devuelve std::reference_wrapper
a los objetos del contenedor que cumplan el criterio:
template <typename container_t> auto range(const container_t &container)
{ return std::tuple{std::begin(container), std::end(container)}; };
template <typename container_t, typename predicate_t>
auto where(const container_t &container, predicate_t predicate)
{
auto [b, e] = range(container);
using type = std::remove_reference_t<decltype(*b)>;
using reference = std::reference_wrapper<type>;
std::vector<reference> result{};
std::copy_if(b, e, std::back_inserter(result), predicate);
return result;
}
Así, el siguiente código muestra 2 3 6 7
:
int main()
{
std::vector v{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
for (auto &x : where(v, [](auto n){ return n & 0b10; }))
std::cout << x << ' ';
return 0;
}
El problema surge al concatenar filtros:
for (const auto &x :
where(where(v, [](auto n){ return n & 0b10; }), [](auto n){ return n & 0b1; })) {
std::cout << x << ' ';
}
no match for ‘operator<<’ (operand types are ‘std::ostream’ {aka ‘std::basic_ostream<char>’} and ‘const std::reference_wrapper<const std::reference_wrapper<const int> >’) std::cout << x << ' '; ~~~~~~~~~~^~~~
Dado que el primer where
devuelve un std::vector<std::refernce_wrapper<int>>
, el segundo trabajará sobre std::vector<std::refernce_wrapper<const std::refernce_wrapper<const int>>>
.
Intento.
Para solucionar el problema, he creado una plantilla que si recibe un std::reference_wrapper<T>
, desenvuelve el tipo T
interno:
template <typename type_t>
struct unwrap
{
using type = type_t;
};
template <typename type_t>
struct unwrap<std::reference_wrapper<type_t>>
{
using type = type_t;
};
template <typename type_t>
using unwrap_t = typename unwrap<type_t>::type;
El desenvolvedor se desenvuelve1 bien:
int main()
{
using ri = std::reference_wrapper<int>;
using rf = std::reference_wrapper<float>;
using rri = std::reference_wrapper<ri>;
using rrri = std::reference_wrapper<rri>;
std::cout
<< typeid(int).name() << '\t' << typeid(unwrap_t<int>).name() << '\n'
<< typeid(float).name() << '\t' << typeid(unwrap_t<float>).name() << '\n'
<< typeid(ri).name() << '\t' << typeid(unwrap_t<ri>).name() << '\n'
<< typeid(rf).name() << '\t' << typeid(unwrap_t<rf>).name() << '\n'
<< typeid(rri).name() << '\t' << typeid(unwrap_t<rri>).name() << '\n'
<< typeid(rrri).name() << '\t' << typeid(unwrap_t<rrri>).name();
return 0;
}
Y muestra los datos esperados2:
i i f f St17reference_wrapperIiE i St17reference_wrapperIfE f St17reference_wrapperIS_IiEE St17reference_wrapperIiE St17reference_wrapperIS_IS_IiEEE St17reference_wrapperIS_IiEE
Entero y flotante (int
, float
) quedan inalterados, envoltura de entero queda desenvuelta, y las envolturas anidadas se desenvuelven un nivel.
Pero no funciona dentro de where
:
template <typename container_t, typename predicate_t>
auto where(const container_t &container, predicate_t predicate)
{
auto [b, e] = range(container);
using type = unwrap_t<std::remove_reference_t<decltype(*b)>>;
// ^^^^^^^^ <--- Desenvuelve el tipo del iterador.
using reference = std::reference_wrapper<type>;
std::vector<reference> result{};
std::copy_if(b, e, std::back_inserter(result), predicate);
// Chivatos sobre la función
std::cout
<< __PRETTY_FUNCTION__ << "\n"
<< '\t' << "decltype(*b) = " << typeid(decltype(*b)).name() << '\n'
<< '\t' << "unwrap *b = " << typeid(unwrap_t<decltype(*b)>).name() << '\n'
<< '\t' << "type = " << typeid(type).name() << '\n'
<< '\t' << "reference = " << typeid(reference).name() << '\n'
<< '\t' << "unwrap type = " << typeid(unwrap_t<type>).name() << '\n';
return result;
}
int main()
{
std::vector v{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
for (const auto &x :
where(where(v, [](auto n){ return n & 0b10; }), [](auto n){ return n & 0b1; })) {
std::cout << &x << ' ';
}
return 0;
}
Los chivatos dentro de where
indican que el desenvolvedor funcionó en la primera llamada, mas no en la segunda:
auto where(const container_t&, predicate_t) [with container_t = std::vector<int, std::allocator<int> >; predicate_t = main()::<lambda(auto:1)>] decltype(*b) = i unwrap *b = i type = i reference = St17reference_wrapperIKiE unwrap type = i auto where(const container_t&, predicate_t) [with container_t = std::vector<std::reference_wrapper<const int>, std::allocator<std::reference_wrapper<const int> > >; predicate_t = main()::<lambda(auto:2)>] decltype(*b) = St17reference_wrapperIKiE unwrap *b = St17reference_wrapperIKiE type = St17reference_wrapperIKiE reference = St17reference_wrapperIKS_IKiEE unwrap type = St17reference_wrapperIKiE
En la primera llamada, el contendedor de entrada es std::vector<int>
, la des-referencia del iterador (decltype(*b)
), la desenvoltura (unwrap_t<decltype(*b)>
), el tipo (type
) y la desenvoltura del tipo (unwrap_t<type>
) son int
, sólo es std::reference_wrapper
el tipo reference
.
En la llamada anidada, el contendedor de entrada es std::vector<std::reference_wrapper<const int>>
y todos los tipos (salvo reference
) son std::reference_wrapper<const int>
, como si la desenvoltura no se estuviese aplicando.
Pregunta.
¿Qué está fallando en la plantilla para desenvolver envolturas? Sospecho que tiene algo que ver con la propagación de const
.
Código disponible en Try it online!.
2Esos son los nombres que el compilador da a los tipos.