C++23 新特性：使某些视图的多参数构造函数显式化（P2711R1）

引言

C++23 标准中引入了许多改进和新特性，其中一项重要的改进是关于范围视图（views）的多参数构造函数的显式化。这一改进主要由提案 P2711R1 提出，旨在解决 C++20 中视图构造函数隐式性带来的潜在问题。本文将详细介绍这一改进的背景、动机、实现细节以及对开发者的影响。

背景与动机

在 C++20 中，范围视图（views）的多参数构造函数默认是非显式的（implicit）。这意味着在某些情况下，编译器可能会隐式地调用这些构造函数，从而导致意外的行为或错误。例如，当使用大括号初始化列表（braced-init-list）时，编译器可能会尝试隐式地构造一个视图对象，而开发者可能并未意识到这一点。

为了减少这种意外行为的发生，C++23 提出将某些视图的多参数构造函数显式化（explicit）。显式构造函数需要显式调用，不能通过隐式转换或大括号初始化列表自动调用。这一改进有助于提高代码的可读性和安全性，避免因隐式构造函数调用而导致的潜在问题。

提案内容与实现细节

提案 P2711R1

提案 P2711R1 的主要目标是使 C++20 和 C++23 中的视图多参数构造函数保持一致，同时将这些构造函数显式化。具体来说，提案建议对以下视图的多参数构造函数进行显式化：

• std::views::filter
• std::views::transform
• std::views::take
• std::views::drop
• std::views::chunk
• std::views::enumerate
• std::views::zip

实现细节

在实现上，提案建议对这些视图的多参数构造函数添加 explicit 关键字。例如，对于 std::views::filter，其构造函数签名将从：

template <class R, class Pred>
filter_view(R&&, Pred);

变为：

template <class R, class Pred>
explicit filter_view(R&&, Pred);

通过这种方式，编译器将不再允许隐式调用这些构造函数。

编译器支持

目前，主流编译器正在逐步支持这一特性。例如，GCC 17 已经部分支持了这一特性，而 LLVM 的 libc++ 也在进行相关实现。

对开发者的影响

代码安全性提升

显式化多参数构造函数后，开发者需要显式调用构造函数，这有助于减少因隐式构造函数调用而导致的错误。例如，以下代码在 C++20 中可能会导致意外行为：

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
auto view = {v, [](int x) { return x % 2 == 0; }};

在 C++23 中，这段代码将无法通过编译，因为 std::views::filter 的构造函数被显式化了。

代码可读性增强

显式调用构造函数可以提高代码的可读性。开发者可以更清楚地看到构造函数的调用，避免因隐式构造函数调用而导致的混淆。

向后兼容性问题

虽然显式化构造函数可以提高代码的安全性和可读性，但这一改进可能会引入向后兼容性问题。例如，某些依赖于隐式构造函数调用的代码可能需要进行修改。不过，提案作者认为，显式化带来的好处超过了向后兼容性问题。

示例代码

以下是一个示例代码，展示了 C++23 中显式化构造函数的使用：

#include <vector>
#include <ranges>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
    auto view = std::views::filter(v, [](int x) { return x % 2 == 0; });
    for (auto x : view) {
        std::cout << x << " ";
    }
    return 0;
}

在 C++23 中，std::views::filter 的构造函数被显式化了，因此需要显式调用。

总结

C++23 中引入的显式化视图多参数构造函数是一个重要的改进。它有助于提高代码的安全性和可读性，减少因隐式构造函数调用而导致的潜在问题。虽然这一改进可能会引入向后兼容性问题，但其带来的好处超过了这些缺点。开发者需要了解这一改进，并在必要时对现有代码进行调整。