为何boost::function_output_iterator不满足std::output_iterator概念？

我原本认为boost::function_output_iterator符合C++20的std::output_iterator概念，但实际测试发现并非如此，测试代码如下：

#include <boost/iterator/function_output_iterator.hpp>

template<std::output_iterator<int> IntOutIter>
void f(IntOutIter outputIterator){}

int main(int argc, char const *argv[])
{
  f(boost::make_function_output_iterator([](int i){}));
  return 0;
}

注：template<std::output_iterator<int> IntOutIter>的写法参考了《如何声明接受T类型output_iterator的模板函数？》

使用clang++ -std=c++20 function-output-iterator.cpp编译时会报错，错误信息如下：

error: no matching function for call to 'f'
note: candidate template ignored: constraints not satisfied [with IntOutIter = function_output_iterator<(lambda at function-output-iterator.cpp:11:42)>]
note: because 'std::output_iterator<boost::iterators::function_output_iterator<(lambda at function-output-iterator.cpp:11:42)>, int>' evaluated to false
note: because 'boost::iterators::function_output_iterator<(lambda at function-output-iterator.cpp:11:42)>' does not satisfy 'input_or_output_iterator'
note: because 'boost::iterators::function_output_iterator<(lambda at function-output-iterator.cpp:11:42)>' does not satisfy 'weakly_incrementable'
note: because 'iter_difference_t<function_output_iterator<(lambda at function-output-iterator.cpp:11:42)>>' (aka 'void') does not satisfy '__is_signed_integer_like'
note: because 'void' does not satisfy 'signed_integral'
note: because 'void' does not satisfy 'integral'
note: because 'is_integral_v<void>' evaluated to false
note: and 'void' does not satisfy '__is_signed_int128'
note: because 'same_as<void, __int128>' evaluated to false
note: because '__detail::__same_as<void, __int128>' evaluated to false
note: because 'std::is_same_v<void, __int128>' evaluated to false
note: and 'same_as<void, __max_diff_type>' evaluated to false
note: because '__detail::__same_as<void, std::ranges::__detail::__max_diff_type>' evaluated to false
note: because 'std::is_same_v<void, std::ranges::__detail::__max_diff_type>' evaluated to false
1 error generated.

疑似原因 #

我推测问题出在boost::function_output_iterator的类型定义上：

typedef void difference_type;

而C++标准对迭代器概念有明确要求：

• 要满足std::output_iterator，必须先满足input_or_output_iterator，进而满足weakly_incrementable概念
• std::iter_difference_t<T>会直接关联迭代器的difference_type
• 标准规定weakly_incrementable要求is-signed-integer-like<iter_difference_t<I>>必须成立

业内通用的合理实现是将difference_type定义为ptrdiff_t而非void。

临时解决方案与Boost文档矛盾 #

我发现修改模板声明为以下形式可以正常编译：

-template<std::output_iterator<int> IntOutIter>
+template<typename IntOutIter>
 void f(IntOutIter outputIterator){}

但这种写法会丢失C++ Concepts的核心优势：无法通过约束明确泛型类型的操作要求，也无法在类型不匹配时给出清晰的错误提示。

另外，Boost文档明确声称：

function_output_iterator是Writable和Incrementable迭代器概念的模型。

但根据标准，Incrementable概念要求满足weakly_incrementable，而boost::function_output_iterator显然不满足这一点。

核心问题 #

这到底是怎么回事？

• 是boost::function_output_iterator的实现存在错误？
• 还是我本就不应该将它当作std::output_iterator使用？
• Boost的文档描述是否存在错误？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nh2