将const_iterator赋值给iterator

Question

我有以下的代码片段（你可以在这里运行：http://coliru.stacked-crooked.com/a/2f62134b5c125051）

#include <iostream>
#include <set>
#include <map>

int main() 
{
    std::set<std::pair<const int, const int>> const mySet{{0,0}}; // value_type = std::pair<const int, const int>
    for (std::set<std::pair<const int, const int>>::iterator it  = mySet.cbegin(); it != mySet.cend(); ++it)
    {
        std::cout<<"set it = " << it->first << " " << it->second << std::endl;
    }

    std::map<const int, const int> const myMap{{0,0}}; // value_type = std::pair<const int, const int>
    for (std::map<const int, const int>::iterator it  = myMap.cbegin(); it != myMap.cend(); ++it)
    {
        std::cout<<"map it = " << it->first << " " << it->second << std::endl;
    }   
}

有人能否解释一下为什么对于 std::set ，下面的代码不会抛出任何错误：

std::set<std::pair<const int, const int>>::iterator it  = mySet.cbegin();

对于 std::map，以下代码会抛出错误（从_Rb_tree_const_iterator<std::pair<const int, const int> >到_Rb_tree_iterator<std::pair<const int, const int> >没有已知的转换），这是预期的：

std::map<const int, const int>::iterator it  = myMap.cbegin();

它对于 std::set 是如何工作的？将一个const_iterator分配给iterator不应该总是抛出错误吗？

- Varun Hiremath

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如果你在std::map或者std::set前面加上const，我觉得你将无法完成你正在做的事情。你会得到一个编译器错误。 - santahopar

此外，你的const并不直接应用于你的向量或集合的元素，而是应用于你的std::pair中的元素，因此即使使用非const迭代器遍历你的向量，你仍然无法更改这些对的值。 - santahopar

Answer 1

实际上，std::set<T>::iterator与std::set<T>::const_iterator相同，因为std::set的元素是不可变的。它没有可变的迭代器类型。

这对于std::map来说并非如此，这就是你观察到不同行为的原因。

- François Andrieux

Answer 2

来自C++17标准（26.2.6 关联容器）

6 关联容器的迭代器属于双向迭代器类别。对于值类型与键类型相同的关联容器，迭代器和const_iterator均为常量迭代器。不确定迭代器和const_iterator是否为同一类型。

- Vlad from Moscow

Answer 3

您不能修改集合的元素。键必须是const，以确保set所承诺的不变性：元素已排序且唯一。一个map的元素也是有序的，但您可以修改元素的映射值（键也是const）。std::map<A,B>的元素是std::pair<const A,B>。

在cppreference上，您可以阅读std::set的迭代器成员别名为：

iterator Constant LegacyBidirectionalIterator

const_iterator Constant LegacyBidirectionalIterator

它们都是常量迭代器。

另一方面，对于std::map，它们是：

iterator LegacyBidirectionalIterator

const_iterator Constant LegacyBidirectionalIterator

将一个const_iterator分配给非const的迭代器是错误的。这就像试图通过将指向const的指针分配给指向非const的指针来强制转换掉const一样。这是行不通的，因为你不能使不能被修改的东西变得可修改。这会破坏常量正确性。

- 463035818_is_not_an_ai

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从Vlad的回答中得知，std::set的iterator和const_iterator是否实际上是相同类型是未指定的。因此，尽管赋值在OP的平台上有效（因为它们是相同类型），但一般情况下是不正确的。 - François Andrieux

谢谢，修复了我最后一部分的问题，而且我没注意到（即使在阅读了答案之后也是如此 ;)） - 463035818_is_not_an_ai

谢谢你的评论，解释得很清楚！作为后续问题：在std::set中同时暴露iterator和const_iterator是否有任何原因？只需要其中一个不就足够了吗？ - Varun Hiremath

@VarunHiremath 容器被设计成通用的（不仅限于可以存储其中的元素）。您可以编写适用于容器的模板，并且您知道它们都具有iterator和const_iterator。 - 463035818_is_not_an_ai