C ++ Разница между std :: ref (T) и T &?

Question 1

У меня есть вопросы по этой программе:

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <functional>
using namespace std;
template <typename T> void foo ( T x )
{
    auto r=ref(x);
    cout<<boolalpha;
    cout<<is_same<T&,decltype(r)>::value;
}
int main()
{
    int x=5;
    foo (x);
    return 0;
}

Результат:

false

Я хочу знать, что если std::refон не возвращает ссылку на объект, что он делает? Собственно, в чем разница между:

T x;
auto r = ref(x);

а также

T x;
T &y = x;

Кроме того, я хочу знать, почему существует эта разница? Зачем они нужны std::refили std::reference_wrapperкогда у нас есть ссылки (т.е. T&)?

Question 2

Well refсоздает объект соответствующего reference_wrapperтипа для хранения ссылки на объект. Что означает, когда вы подаете заявку:

auto r = ref(x);

Это возвращает a, reference_wrapperа не прямую ссылку на x(т.е. T&). Это reference_wrapper(т.е. r) вместо этого выполняется T&.

A reference_wrapperочень полезен, когда вы хотите имитировать referenceобъект, который можно скопировать (он может быть как копируемым, так и копируемым ).

В C ++, как только вы создаете ссылку (скажем y) на объект (скажем x), тогда yи xиспользуете тот же базовый адрес . Более того, yне может ссылаться на какой-либо другой объект. Также вы не можете создать массив ссылок, т.е. такой код выдаст ошибку:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=5, y=7, z=8;
    int& arr[] {x,y,z};    // error: declaration of 'arr' as array of references
    return 0;
}

Однако это законно:

#include <iostream>
#include <functional>  // for reference_wrapper
using namespace std;

int main()
{
    int x=5, y=7, z=8;
    reference_wrapper<int> arr[] {x,y,z};
    for (auto a: arr)
        cout << a << " ";
    return 0;
}
/* OUTPUT:
5 7 8
*/

Говоря о вашей проблеме с cout << is_same<T&,decltype(r)>::value;, решение:

cout << is_same<T&,decltype(r.get())>::value;  // will yield true

Позвольте показать вам программу:

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <functional>
using namespace std;

int main()
{
    cout << boolalpha;
    int x=5, y=7;
    reference_wrapper<int> r=x;   // or auto r = ref(x);
    cout << is_same<int&, decltype(r.get())>::value << "\n";
    cout << (&x==&r.get()) << "\n";
    r=y;
    cout << (&y==&r.get()) << "\n";
    r.get()=70;
    cout << y;
    return 0;
}
/* Ouput:
true
true
true
70
*/

Здесь мы узнаем три вещи:

reference_wrapperОбъект (здесь r) можно использовать для создания массива ссылок , которые не удались с T&.
rна самом деле действует как реальная ссылка (посмотрите, как r.get()=70изменилось значение y).
rне то же самое, T&но r.get()есть. Это означает , что rдержит T&т.е. как предполагает его название является оберткой ссылки T& .

Надеюсь, этого ответа более чем достаточно, чтобы объяснить ваши сомнения.

Question 3

std::reference_wrapper распознается стандартными средствами, чтобы иметь возможность передавать объекты по ссылке в контекстах передачи по значению.

Например, std::bindможно принять что- std::ref()то, передать его по значению и позже распаковать обратно в ссылку.

void print(int i) {
    std::cout << i << '\n';
}

int main() {
    int i = 10;

    auto f1 = std::bind(print, i);
    auto f2 = std::bind(print, std::ref(i));

    i = 20;

    f1();
    f2();
}

Этот фрагмент выводит:

10
20

Значение iбыло сохранено (взято по значению) в f1точке, где оно было инициализировано, но f2сохранило std::reference_wrapperпо значению и, таким образом, ведет себя так же, как и в int&.

Question 4

Ссылка ( T&или T&&) - это особый элемент в языке C ++. Он позволяет управлять объектом по ссылке и имеет особые варианты использования в языке. Например, вы не можете создать стандартный контейнер для хранения ссылок: vector<T&>он плохо сформирован и генерирует ошибку компиляции.

С std::reference_wrapperдругой стороны, A - это объект C ++, способный хранить ссылку. Таким образом, вы можете использовать его в стандартных контейнерах.

std::ref- это стандартная функция, которая возвращает в качестве std::reference_wrapperаргумента. По той же идее std::crefвозвращается std::reference_wrapperк константной ссылке.

Одно интересное свойство a std::reference_wrapper- это то, что у него есть operator T& () const noexcept;. Это означает, что даже если это настоящий объект , он может быть автоматически преобразован в ссылку, которую он держит. Так:

поскольку это копируемый объект, который назначается, его можно использовать в контейнерах или в других случаях, когда ссылки не разрешены
благодаря этому его operator T& () const noexcept;можно использовать везде, где вы можете использовать ссылку, потому что он будет автоматически преобразован в нее.