C++ Разница между std::ref(T) и T&?

Итак, ref создает объект соответствующего типа reference_wrapper для хранения ссылки на объект. Это означает, что при подаче заявления:

auto r = ref(x);

Это возвращает reference_wrapper, а не прямую ссылку на x (т.е. T&). Это reference_wrapper (т.е. r) вместо этого содержит T&.

reference_wrapper очень полезен, когда вы хотите эмулировать reference объекта, который может быть скопирован (это одновременно копируемое и копируемое-назначаемое).

В C++, когда вы создаете ссылку (скажем, y) на объект (скажем, x), y и x имеют один и тот же базовый адрес. Кроме того, y не может ссылаться ни на какой другой объект. Также вы не можете создать массив ссылок, т.е. такой код вызовет 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 таково:

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

Позвольте мне 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
*/

Смотрите, здесь мы узнаем три вещи:

1. Объект reference_wrapper (здесь r) можно использовать для создания массива ссылок, что было невозможно с T&.

2. r на самом деле действует как реальная ссылка (посмотрите, как r.get()=70 изменило значение y).

3. r не то же самое, что T&, но r.get() есть. Это означает, что r содержит T&, т.е., как следует из названия, является оболочкой вокруг ссылки T&.

Я надеюсь, что этого ответа более чем достаточно, чтобы объяснить ваши сомнения.

std::reference_wrapper распознается стандартными средствами для передачи объектов по ссылке в контексте передачи по значению.

Например, std::bind может принимать std::ref() к чему-то, передавать его по значению и позже распаковывать 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 i было сохранено (взято по значению) в f1 в момент его инициализации, но f2 сохранило std::reference_wrapper по значению и, таким образом, ведет себя так, как будто оно приняло int&.

Ссылка (T& или T&&) — это специальный элемент языка C++. Он позволяет управлять объектом по ссылке и имеет специальные варианты использования в языке. Например, вы не можете создать стандартный контейнер для хранения ссылок: vector<T&> имеет неправильный формат и вызывает ошибку компиляции.

С другой стороны, std::reference_wrapper — это объект C++, способный содержать ссылку. Таким образом, вы можете использовать его в стандартных контейнерах.

std::ref — это стандартная функция, которая возвращает std::reference_wrapper в качестве аргумента. В той же идее std::cref возвращает std::reference_wrapper в константную ссылку.

Одно интересное свойство std::reference_wrapper состоит в том, 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 содержит. Так:

• поскольку это объект, назначаемый копией, его можно использовать в контейнерах или в других случаях, когда ссылки не разрешены.
• благодаря своему operator T& () const noexcept; его можно использовать везде, где вы могли бы использовать ссылку, потому что он будет автоматически преобразован в него.