C++20에서 완벽한 전달(perfect forwarding)과 std::ranges: std::forward의 이동 또는 복사 동등물이 존재하는가?

C++20에서 완벽한 전달(perfect forwarding)과 std::ranges: std::forward의 이동 또는 복사 동등물이 존재하는가?

std::forward는 완벽한 전달을 구현하는 데 널리 사용되는 함수입니다. 하지만 std::ranges에서 사용할 때 특정 상황에서 문제가 발생할 수 있습니다.

문제점:

• std::forward는 이동 또는 복사에 대한 정보를 제공하지 않습니다. std::ranges는 컨테이너 요소의 이동 또는 복사를 결정해야 하는 경우가 있습니다.
• std::forward는 범위(range)를 직접 전달하지 않습니다. std::ranges 알고리즘은 일반적으로 범위를 첫 번째 인수로 받습니다. std::forward를 사용하면 범위를 참조로 전달하게 되어 참조 붕괴가 발생할 수 있습니다.

해결책:

• std::move_iterator와 std::copy_iterator 사용: std::move_iterator는 요소를 이동하고 std::copy_iterator는 요소를 복사합니다. 이를 사용하여 std::ranges 알고리즘에 요소 이동 또는 복사를 명시적으로 지정할 수 있습니다.
• std::ranges::forward_range 사용: std::ranges::forward_range는 범위를 값으로 전달하여 참조 붕괴를 방지합니다.

예시:

#include <ranges>
#include <algorithm>

void print_elements(std::ranges::range auto&& range) {
  for (const auto& element : range) {
    std::cout << element << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

int main() {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

  // 요소 이동
  std::ranges::for_each(std::move_iterator(v.begin()), std::move_iterator(v.end()), print_elements);

  // 요소 복사
  std::ranges::for_each(std::copy_iterator(v.begin()), std::copy_iterator(v.end()), print_elements);

  // 범위 값으로 전달
  std::ranges::for_each(std::ranges::forward_range(v), print_elements);

  return 0;
}

결론:

• std::forward는 완벽한 전달을 위한 기본적인 도구이지만 std::ranges에서 사용할 때는 주의해야 합니다.
• std::move_iterator, std::copy_iterator, std::ranges::forward_range를 사용하여 std::ranges 알고리즘에 이동 또는 복사 정보를 명시적으로 제공하고 범위를 값으로 전달할 수 있습니다.

예제 코드

#include <ranges>
#include <algorithm>

void print_elements(std::ranges::range auto&& range) {
  for (const auto& element : range) {
    std::cout << element << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

int main() {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

  // 요소 이동
  std::ranges::for_each(std::move_iterator(v.begin()), std::move_iterator(v.end()), print_elements);

  // 요소 복사
  std::ranges::for_each(std::copy_iterator(v.begin()), std::copy_iterator(v.end()), print_elements);

  // 범위 값으로 전달
  std::ranges::for_each(std::ranges::forward_range(v), print_elements);

  return 0;
}

• print_elements 함수는 범위의 각 요소를 출력합니다.
• main 함수는 다음과 같은 작업을 수행합니다.
  • v 벡터를 생성합니다.
  • std::move_iterator를 사용하여 벡터 요소를 이동하고 print_elements 함수에 전달합니다.
  • std::ranges::forward_range를 사용하여 벡터 범위를 값으로 전달하고 print_elements 함수에 전달합니다.

출력:

1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5

• 이 코드는 C++20에서만 작동합니다.
• std::ranges 헤더 파일은 C++20 표준 라이브러리에 포함되어 있습니다.

std::forward 대체 방법

• std::move_iterator는 요소를 이동하고 std::copy_iterator는 요소를 복사합니다.
• 이를 사용하여 std::ranges 알고리즘에 요소 이동 또는 복사를 명시적으로 지정할 수 있습니다.

#include <ranges>
#include <algorithm>

void print_elements(std::ranges::range auto&& range) {
  for (const auto& element : range) {
    std::cout << element << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

int main() {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

  // 요소 이동
  std::ranges::for_each(std::move_iterator(v.begin()), std::move_iterator(v.end()), print_elements);

  // 요소 복사
  std::ranges::for_each(std::copy_iterator(v.begin()), std::copy_iterator(v.end()), print_elements);

  return 0;
}

1 2 3 4 5
1 2 3 4 5

std::ranges::forward_range:

• std::ranges::forward_range는 범위를 값으로 전달하여 참조 붕괴를 방지합니다.

#include <ranges>
#include <algorithm>

void print_elements(std::ranges::range auto&& range) {
  for (const auto& element : range) {
    std::cout << element << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

int main() {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

  // 범위 값으로 전달
  std::ranges::for_each(std::ranges::forward_range(v), print_elements);

  return 0;
}

1 2 3 4 5

템플릿 매개변수:

• 템플릿 매개변수를 사용하여 알고리즘에 이동 또는 복사를 명시적으로 지정할 수 있습니다.

template<typename T>
void print_elements(std::ranges::range<T> auto&& range) {
  for (const auto& element : range) {
    std::cout << element << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

int main() {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

  // 요소 이동
  print_elements(std::move(v));

  // 요소 복사
  print_elements(v);

  return 0;
}

1 2 3 4 5
1 2 3 4 5

함수 오버로딩:

• 함수 오버로딩을 사용하여 이동 또는 복사 버전의 알고리즘을 제공할 수 있습니다.

void print_elements(std::ranges::range<int> auto&& range) {
  for (const auto& element : range) {
    std::cout << element << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

void print_elements(std::ranges::range<int&&> auto&& range) {
  for (auto&& element : range) {
    std::cout << element << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

int main() {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

  // 요소 이동
  print_elements(std::move(v));

  // 요소 복사
  print_elements(v);

  return 0;
}

1 2 3 4 5
1 2 3 4 5

• 상황에 따라 가장 적합한 방법을 선택해야 합니다.
• 템플릿 매개변