C++ 迭代器“安全”吗？答案

【问题标题】：Are C++ iterators "safe"?C++ 迭代器“安全”吗？
【发布时间】：2011-06-16 03:48:52
【问题描述】：

我已阅读 C++ 列表迭代器的文档，但无法弄清楚一件事：C++ 迭代器“安全”吗？我的意思是，一旦到达列表中的最后一个现有元素，它会停止递增吗？

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【问题讨论】：

@Karmastan - 不幸的是，在 C++ 中，这种实验没有什么价值。
@David Heffernan - 这样的迭代器在 C++ 中很常见。理由是性能。
不安全的迭代器应该促使你直接放弃使用它们，而改用算法，让算法担心何时停止递增。
@JerryCoffin 这并不总是足够的。例如，如果您有一个迭代器iter 指向std::list<T> l，并且您调用l.erase(iter)，那么您必须确保不再使用iter。函数调用后iter无效。
What happens if you increment an iterator that is equal to the end iterator of an STL container的可能重复

【解决方案1】：

要回答您的问题，“不”他们不会停下来，因为所有者有责任检查边界。

但是，可以将检查放入代理迭代器并强制执行边界检查。这会让你付出代价，因为很可能会付出代价。大多数 std 算法现在对输入和输出迭代器都有第一个/最后一个（请参阅 std::copy( first_in, last_in, first_out, last_out ），并将检查边界以及不以输出结尾的那些并不总是有效的操作（例如，直到流的结束才知道它发生了）

您可以编写一个包含迭代器副本、第一个位置和最后一个位置的迭代器代理。然后检查它是否会超出 operator++、operator-- 以及访问成员或取消引用时的范围。它与编写骨架容器几乎是相同的工作，并且可以这样使用。一个小例子见Iterator Proxy Example，然后在使用Iterator Proxy Usage Example

【讨论】：

【解决方案2】：

没有。像 C++ 中的许多东西一样，默认值是速度。

理由是您以后可以用速度换取安全，但反之则不行。

【讨论】：

【解决方案3】：

不，从这个意义上说，它们并不“安全”。可以将迭代器递增到末尾。对于标准库中的所有迭代器，这样做将导致未定义的行为。如果您愿意，您可以定义自己的迭代器以安全的方式运行。

【讨论】：

这过于简单化了。它们是否总是安全的：不。它们是否安全是的（调试版本有时会提供检查的迭代器）。我们是否希望它们安全：通常我们不想为安全性支付运行时成本。
@Martin：真的取决于容器的作者。您不能使用任何标准迭代器越过末尾，但 MyContainerXXXYYY 完全可以定义 STL 样式的迭代器，如果在其控制容器的末尾递增时不会导致未定义的行为。

【解决方案4】：

使用得当，迭代器非常有用。
因此，“C++ 迭代器是否安全”这个问题将取决于它的使用方式。
请注意，不正确地使用 printf API 可能会导致严重错误。该实现是否可以安全使用。

【讨论】：

【解决方案5】：

您要问的是std::list::iterator 是否进行边界检查。答案是否定的，它没有。这意味着迭代器比其他方法更快。如果你想要边界检查，那么你可以用你自己的边界检查迭代器包装器来包装迭代器。

但是，如果您在使用迭代器时遵循约定，那么您将始终知道在编译时何时迭代器无效，即指向无效位置。例如：

当您从 std::list 擦除元素时，请确保存储迭代器 erase() 返回以获取指向新的有效位置的有效迭代器，就在被擦除的元素之外。
当您调用 std::remove() 时，请确保存储返回的迭代器，以便了解容器的新边界。

这种方法将边界检查问题搁置一旁，同时保留了迭代器的性能，无需费心确保用户不会误伤自己。

【讨论】：

实际上在末尾递增是安全的，无需任何额外开销。
如果您在运行时创建容器，那么您将支付额外的检查费用，这是没有办法的。它需要额外检查递增/递减和/或取消引用。您可能会说，与性能无关，但标准 C++ 库是一个通用库，因此高效是有原因的。
@wilhelmtell：不是为了一个列表。您可以使最后一个元素的“下一个”指针指向它自己，因此将迭代器递增到它会使您留在原地，无需任何检查。一个实现也可以使用循环列表，所以递增 end 返回开始，再次没有检查。
将列表增量的最后一个迭代器返回到自身不是边界检查。事实上，我更喜欢最后一个迭代器递增到无效节点并崩溃，因为这样我就知道错误在哪里。与在我的代码中引入静默错误相反。在我看来，一个没有段错误但有静默错误的“安全”程序并不安全。
安全不仅仅是边界检查。例如，一个安全的迭代器会检查（显然是在运行时）它是否与另一个列表中的迭代器进行比较。

【解决方案6】：

你必须测试是否it != list.end()，如果到达则退出循环。

【讨论】：

【解决方案7】：

没有。如果取消引用“过去的”迭代器，则会得到未定义的行为。

【讨论】：