如何从C++类函数返回map-values迭代器？

在C++20中，使用auto作为类成员函数get_map_values_iterator()的返回类型时可以正常编译，但拆分类到头文件和实现文件时，头文件里无法直接用auto返回类型（除非做特殊处理）。尝试手动写出迭代器的具体类型std::ranges::elements_view<std::ranges::ref_view<std::map<int, std::string>>, 1>::_Iterator<true>时，因为_Iterator是标准库的私有嵌套类型，编译报错：

main.cpp:6:83: error: ‘template struct std::ranges::elements_view > >, 1>::_Iterator’ is private within this context

原代码示例：

#include <map>
#include <ranges>
#include <string>

class A {
public:
    // auto // 此写法可行
    std::ranges::elements_view<std::ranges::ref_view<std::map<int, std::string>>, 1>::_Iterator<true> // 此写法失败
    get_map_values_iterator() {
        auto values = std::ranges::views::values(my_map);
        auto iterator = values.begin();
        return iterator;
    }
private:
    std::map<int, std::string> my_map;
};

int main() {
    A a;
    a.get_map_values_iterator();
    return 0;
}

以下是几种规范的解决方案：

方法1：使用C++20的auto返回类型前置声明（推荐） #

C++20支持在头文件中仅声明auto返回类型的函数，只要在实现文件中提供完整定义即可（编译器在调用点前能看到定义就可以正常推导）。这是最简洁的标准写法：

头文件 A.h：

#include <map>
#include <string>

class A {
public:
    auto get_map_values_iterator(); // 仅声明，返回类型用auto
private:
    std::map<int, std::string> my_map;
};

实现文件 A.cpp：

#include "A.h"
#include <ranges>

auto A::get_map_values_iterator() {
    auto values = std::ranges::views::values(my_map);
    return values.begin();
}

方法2：用decltype结合declval推导返回类型 #

如果需要显式声明返回类型，可以通过std::declval模拟成员变量的引用，推导出迭代器的类型，避免直接引用标准库的私有嵌套类型：

头文件 A.h：

#include <map>
#include <ranges>
#include <string>
#include <utility> // 用于std::declval

class A {
public:
    decltype(std::ranges::views::values(std::declval<std::map<int, std::string>&>()).begin())
    get_map_values_iterator();
private:
    std::map<int, std::string> my_map;
};

实现文件 A.cpp：

#include "A.h"
#include <ranges>

decltype(auto) A::get_map_values_iterator() {
    auto values = std::ranges::views::values(my_map);
    return values.begin();
}

方法3：自定义迭代器类型别名 #

在类内部定义一个类型别名，封装迭代器的具体类型，让接口更清晰：

头文件 A.h：

#include <map>
#include <ranges>
#include <string>
#include <utility>

class A {
public:
    using value_iterator = decltype(std::ranges::views::values(std::declval<std::map<int, std::string>&>()).begin());
    value_iterator get_map_values_iterator();
private:
    std::map<int, std::string> my_map;
};

实现文件 A.cpp：

#include "A.h"
#include <ranges>

A::value_iterator A::get_map_values_iterator() {
    auto values = std::ranges::views::values(my_map);
    return values.begin();
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bers