复制迭代器是否不好的想法？

Question

我在考虑编写一些代码，它将简化为以下内容。 T 是一个集合类型（目前是 std::map，如果有影响的话）。

T coll;

// ...

T::iterator it, prev;

prev = coll.end();

for(it = coll.begin(); it != coll.end(); ++it) {
    if(prev != coll.end())
        { do something involving previous element; }

    do something involving this element;

    prev = it;
}

我的问题是，像这样将 it 复制到 prev 中是否是一个不好的想法？这是一种不好的风格吗？可能会惹恼某些挑剔的人吗？取决于类型 T 的微妙细节，可能会出现问题吗？

我不希望在此循环运行时销毁 coll，也不希望添加或删除任何元素。

一方面，我知道的关于迭代器的所有内容都应该是完全安全的。但另一方面，有些关于迭代器的东西我不知道，这感觉稍微有点可疑，所以我想问问。

补充说明：

另一个原因是我的实际代码不会涉及我上面写的那个 for 循环。我实际上有事件驱动的代码；它看起来更像是这样：

void onStartDoingSomething() {
    it = coll.start();
    prev = coll.end();
    startOperation(it, prev);
    timerStart();
}

void onTimer() {
    if(finished with operation on it) {
        prev = it;
        ++it;
        startOperation(it, prev);
        if(it == coll.end() {
            timerStop();
            call operation finished;
        }
    }
}

void startOperation(T::iterator next, T::iterator prev) {
    if(prev != coll.end()) {
        finish operation on prev;
    }

    if(next != coll.end()) {
        start operation on next;
    }
}

因此，换个方式问我的问题可能是：“你必须在传统的for循环中使用迭代器和集合类的begin()和end()方法吗？还是可以任意使用它们？for循环中是否保留了任何状态，或者所有状态都在迭代器中？”我知道没有像“存储在for循环中的状态”这样的东西，据我所知，对于迭代器来说，包含所有所需状态是至关重要的。因此，如果事实上迭代器不仅包含了所有需要的状态，而且也是100%安全可复制的，那么对于我最初的问题，答案就是“不，这不是一个坏主意”。但是，潜在的可能性是迭代器可能不是100%安全可复制的——例如，如果复制迭代器，增加原始值，然后尝试使用副本时出现了微妙的别名问题，那么这段代码对我来说就感觉有点不靠谱。

- Steve Summit

---

看起来对我来说没问题。 - HolyBlackCat

你也在这里复制了一个迭代器 it = coll.begin()。 - eerorika

如果容器不会被修改，更好的方法是使用 std::adjacent_find 和一个谓词，该谓词在容器中每个相邻的值对上调用。只需确保谓词始终返回 false 即可。由于 std::adjacent_find 基本上做了你正在做的事情，即迭代，如果它对于 std::adjacent_find 足够好，那么对于你也足够好。 - Sam Varshavchik

从std::map派生？子类化/继承标准容器？ - Andriy Tylychko

@AndriyTylychko ISWYM。感谢您的关心，我确实说过“派生自”，但我真正想表达的是“typedef”的同义词，即“typedef for”。所以这里没有问题。 - Steve Summit

Answer 1

这取决于迭代器的类型，但对于std::map::iterator来说是可以的。迭代器分为不同的类别，具体取决于它们支持的操作以及它们提供关于所引用值的保证。std::map::iterator符合BidirectionalIterator概念的要求。这意味着，增加迭代器的副本不会使原始迭代器失效。也就是说，执行prev = it; ++it不会使prev失效，因此您的算法是定义良好的。然而，并非所有迭代器都是如此。InputIterator概念并不提供此保证。请注意++i的后置条件。我不知道标准库中是否有任何迭代器在增加其副本时会丢失值，但我个人构建过这样的迭代器类型（它遍历归档文件中的条目，当你前进到下一个条目时，前一个条目将不再可读）。

另请参阅Iterator、ForwardIterator、RandomAccessIterator和OutputIterator的概念。它们都是相互建立的。

- Miles Budnek

---

std::istream_iterator 是一种“自毁”的迭代器之一。 - Quentin

递增迭代器的副本不会使原始迭代器失效。太好了，这正是我需要的保证。我知道迭代器类别，但我没有意识到这个属性在其中得到了明确说明，也没有意识到有些类别没有这个属性。（这很合理——你提到的存档示例很好——这让我感觉更放心，因为我没有过度谨慎。） - Steve Summit

@Quentin 我认为 std::istream_iterator 仍然有效，但没有提供 ForwardIterator 的多遍保证的其余部分。 - Miles Budnek

@SteveSummit 注意不要在调用之间重新调整容器的大小。 - rioki

这个问题现在给我带来了一些小麻烦。我编写了一个自定义输出迭代器，仅用于单次使用。但根据所需求的 LegacyOutputIterator 命名要求，我应该支持复制，即使对于我的迭代器没有意义，特别是因为它会在结束时导致刷新输出的麻烦！（我的迭代器将位映射到字节，将另一个输出迭代器包装到字节流中，并在写入足够的位时“刷新”，并在销毁时刷新任何剩余的位）。我已经提供了只有移动语义的解决方案。 - saxbophone

Answer 2

虽然没有明确的规定，但我通常会建议不要存储迭代器。

首先，迭代器的概念是为了抽象你所访问的内容。这可以是一个流或者一个容器。流迭代器肯定是不稳定的，存储它们将导致无效的代码。但是，只要容器不改变，将迭代器存储到容器中是安全的。

第二个问题是，如果你正在访问一个容器并且只是从中读取数据，那么你的代码是正确的。如果你的代码在调用之间修改了容器，那么你的迭代器可能会失效。不同的容器在迭代器失效时有不同的语义，但我的经验法则是一旦容器被重新调整大小，所有的迭代器都将失效。

（我不倾向于记住精确的语义，因为我假设我随时可能更改容器，而且当一个容器调整大小时，向量会使所有的迭代器失效。）

- rioki