连续迭代器检测

Question

C++17 引入了 ContiguousIterator http://en.cppreference.com/w/cpp/iterator 的概念。 但是，std::iterator_traits<It>::iterator_category 似乎没有计划报告 contiguous_iterator_tag（与我们现在拥有 random_access_iterator_tag 的方式相同）。

为什么contiguous_iterator_tag 不见了？

是否有确定迭代器是否连续的常规协议？ 还是编译时测试？

过去我提到对于容器如果有一个.data() 成员可以转换为指向::value 类型的指针并且有.size() 成员可以转换为指针差异，那么一个应该假设容器是连续的，但我无法提取迭代器的类似功能。

一种解决方案可能是同时为连续迭代器提供data 函数。

当然，如果&(it[n]) == (&(*it)) + n 对所有n 都有效，则连续概念有效，但这不能在编译时检查。

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编辑：我发现这个视频将其置于更广泛的 C++ 概念背景中。 CppCon 2016: "Building and Extending the Iterator Hierarchy in a Modern, Multicore World" 由 Patrick Niedzielski 撰写。该解决方案使用概念（Lite），但最终的想法是连续迭代器应该实现 pointer_from 函数（与我的 data(...) 函数相同）。

结论是，概念将有助于将理论形式化，但它们并不神奇，因为某人、某处将在连续的迭代器上定义新的特别命名的函数。 该演讲概括了分段迭代器（具有相应的函数segment 和local），不幸的是它没有提及跨步指针。

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2020 年编辑：

标准现在有

struct contiguous_iterator_tag: public random_access_iterator_tag { };

https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/iterator_tags

Answer 1

原答案

基本原理在N4284 中给出，这是连续迭代器提案的采用版本：

本文介绍了术语“连续迭代器”作为随机访问迭代器的改进，没有引入相应的contiguous_iterator_tag，在 Nevin Liber 的论文 N3884“连续迭代器：改进随机访问迭代器”。

一些代码被破坏了，因为它假定std::random_access_iterator 不能被细化，并且对其进行了明确的检查。基本上它破坏了不依赖多态性来检查迭代器类别的错误代码，但它仍然破坏了代码，因此从提案中删除了std::contiguous_iterator_tag。

此外，std::reverse_iterator-like 类还有一个额外的问题：反向连续迭代器不能是连续迭代器，而是常规随机访问迭代器。对于std::reverse_iterator，这个问题本来可以解决，但更多用户定义的迭代器包装器在复制迭代器类别的同时扩充迭代器可能会撒谎或停止正常工作（例如 Boost 迭代器适配器）。

C++20 更新

由于我上面的原始答案，std::contiguous_iterator_tag 被带回 Ranges TS，然后在 C++20 中采用。为了避免上述问题，std::iterator_traits<T>::iterator_category 的行为没有改变。相反，std::iterator_traits 的用户特化现在可以定义一个额外的iterator_concept 成员类型别名，该别名允许别名std::contiguous_iterator_tag 或以前的迭代器标签。标准组件已相应更新，以便将指针和适当的迭代器标记为连续的迭代器。

标准定义了一个仅展示的ITER_CONCEPT(Iter)，给定一个迭代器类型Iter，如果它存在则别名std::iterator_traits<Iter>::iterator_concept，否则别名std::iterator_traits<Iter>::iterator_category。没有等效的标准面向用户的类型特征，但新的迭代器概念使用了 ITER_CONCEPT。这是一个强烈的提示，您应该使用这些迭代器概念而不是旧式标记调度来实现其行为取决于迭代器类别的新函数。上述概念可用作布尔特征，因此您可以简单地检查迭代器是否为连续迭代器，如下所示：

static_assert(std::contiguous_iterator<Iter>);

std::contiguous_iterator 因此是 C++20 概念，您应该使用它来检测给定的迭代器是随机访问迭代器（它也有对应的范围：std::contiguous_range）。值得注意的是，std::contiguous_iterator 除了要求 ITER_CONCEPT 匹配 std::contiguous_iterator_tag 之外，还有一些额外的约束：最值得注意的是，它要求 std::to_address(it) 是返回原始指针类型的有效表达式。 std::to_address 是一个小型实用函数，旨在避免在尝试检索连续迭代器指向的地址时可能发生的一些陷阱 - 您可以在 Helpful pointers for ContiguousIterator 中阅读有关它解决的问题的更多信息。