为什么算法使用 iterator_traits<T>::value_type 而不是 iter::value_type？

Question

在算法中，我可以通过迭代器直接确定value_type，即iter::value_type。为什么算法要使用iterator_traits来做同样的事情呢？

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <typeinfo>
using namespace std;

template<typename iter>
void for_each(iter first, iter end)
{
    cout << "container value type: "
         << typeid(typename iter::value_type).name()
         << endl;

    cout << "container value type: "
         << typeid(typename iterator_traits<iter>::value_type).name()
         << endl; 
}

int main()
{
    vector<int> v1;
    for_each(begin(v1), end(v1));
    return 0;
}

输出：

container value type: i
container value type: i

- Hardik

Answer 1

要使类型iterator成为迭代器，并不需要具有iterator::value_type别名。例如，每个指针都是一个迭代器，即ContiguousIterator。用户可以这样写：

int data[] {1, 2, 3, 4};
// iterators will be of type int*
for_each(std::begin(data), std::end(data));

你的代码接受迭代器并预期能够与此类函数调用一起工作。然而，指针并不是唯一的问题：

std::iterator_traits 是来自 C++98 的非常古老的构造，在那些年代里，你无法使用 decltype() 获取迭代器的 value_type 等信息，因为当时还不存在 decltype。如今，你可以这样编写：

auto value = *it;
// and
using value_type = std::decay_t<decltype(*it)>;

对于一些迭代器，但并非所有迭代器。

要小心了，value_type 可以通过两种方式进行自定义，这会破坏上述代码：

- 您的迭代器可以具有 iterator::value_type 类型别名，std::iterator_traits 将会查找该别名。 - 您可以自己定义 std::iterator_traits 的特化版本。

由于存在这些自定义点，您在访问迭代器的类型信息时必须始终使用 std::iterator_traits。即使在 decltype 或 auto 看起来没问题的情况下，您的代码也可能是不正确的，因为 std::iterator_traits 可能已经针对您正在使用的迭代器进行了特化。

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另请参阅：iterator_traits 的设计目的是什么？

- Jan Schultke

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这个答案的第二部分有一个很好的例子，就是臭名昭著的std::vector<bool>。std::iterator_traits<std::vector<bool>::iterator>::value_type是bool，但是decltype或者auto会给你一些内部位引用包装类型，几乎肯定不是你想要的。 - Miles Budnek

这个答案的第二部分有一个很好的例子，就是臭名昭著的std::vector<bool>。std::iterator_traits<std::vector<bool>::iterator>::value_type是bool，但是decltype或者auto将会给你一个内部的位引用封装类型，几乎肯定不是你想要的。 - Miles Budnek

Answer 2

指针是一种有效的迭代器类型（例如，用于数组），但它没有"value_type"成员。然而，"iterator_traits"仍然适用于该指针类型。

- BoP

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你能在这里添加一个小例子吗？ - Hardik

你能在这里加一个小例子吗？ - Hardik

@HardikSavsaviya 只需将向量替换为数组，你会在 iter::value_type 处得到一个错误：https://godbolt.org/z/K3o8G8EqY。 - Daniel Langr

@HardikSavsaviya 只需将向量替换为数组，您将在iter::value_type处遇到错误：https://godbolt.org/z/K3o8G8EqY。 - Daniel Langr