比较来自不同容器的迭代器

Question

比较来自不同容器的迭代器是否合法？

std::vector<int> foo;
std::vector<int> bar;

表达式foo.begin() == bar.begin() 是否产生错误或未定义的行为？

（我正在编写一个自定义迭代器，并在实现operator== 时偶然发现了这个问题。）

Answer 1

没有。如果它是合法的，这意味着指针不会是迭代器。

Answer 2

您不能直接比较来自不同容器的迭代器。迭代器是一个使用容器的内部状态对其进行遍历的对象；将一个容器的内部结构与另一个容器进行比较根本没有意义。

但是，如果从container.begin() 产生的迭代器可用，则可能通过从begin() 遍历的对象数与当前迭代器值进行比较是有意义的。这是使用std::distance 完成的：

int a = std::distance(containerA.begin(), iteratorA);
int b = std::distance(containerB.begin(), iteratorB);

if (a <comparison> b)
{ /* ... */ }

没有更多上下文，很难判断这是否能解决您的问题。 YMMV。

Answer 3

ISO/IEC 14882:2003(E) 5.10.1

==（等于）和 !=（不等于）运算符与关系运算符具有相同的语义限制、转换和结果类型，但它们的优先级较低且结果为真值。 [ .. ] 指向相同类型的对象或函数的指针（在指针转换之后）可以进行相等性比较。相同类型的两个指针比较相等当且仅当它们都为空，都指向同一个函数，或者都表示相同的地址（3.9.2）。

XCode (3.2.3) 上的模拟结果：

#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector <int> a,aa;
    std::vector <float> b;

    if( a.begin() == aa.begin() )
        std::cout << "\n a.begin() == aa.begin() \n" ;

    a.push_back(10) ;

    if( a.begin() != aa.begin() )
        std::cout << "\n After push back a.begin() != aa.begin() \n" ;

    // Error if( a.begin() == b.begin() )   

    return 0;
}

输出：

a.begin() == aa.begin()
后推 a.begin() != aa.begin()

Answer 4

我没有从标准的 100% 中得到对输入迭代器的要求，但是从那里（前向/双向/随机访问迭代器）对 == 的域没有要求，所以它必须 return false 导致等价关系。但是，您不能对来自不同容器的迭代器执行 或减法。

编辑：它不必返回 false，它必须产生等价关系，这允许两个空容器的 .begin() 比较相等（如另一个答案所示）。如果迭代器是可解引用的，a == b => *a == *b 必须持有。它仍然不是未定义的行为。

Answer 5

据我所知，未定义的行为。在 VS 2010 中带有

/*
* to disable iterator checking that complains that the iterators are incompatible (come from * different containers :-)
*/
#define _HAS_ITERATOR_DEBUGGING 0 

std::vector<int> vec1, vec2;

std::vector<int>::iterator it1 = vec1.begin();
std::vector<int>::iterator it2 = vec2.begin();

if (it1 == it2)
{
std::cout << "they are equal!!!"; 
}

在这种情况下，相等性测试返回 true :-)，因为容器是空的，并且迭代器的 _Ptr 成员都是 nullptr。

谁知道你的实现可能会做不同的事情，测试会返回 false :-)。

编辑：

参见C++ Standard library Active Issues list“446. 不同容器之间的迭代器相等”。也许有人可以检查标准以查看更改是否被采用？

可能不是，因为它在活动问题列表中，所以也回答了这个问题的 Charles Bailey 是正确的，它是未指定的行为。

所以我猜想不同实现之间的行为可能会有所不同（至少在理论上），这只是一个问题。

事实上，在 STL 实现中启用了迭代器调试，并带有 VS 检查，对于这种确切的情况（迭代器来自不同的容器），至少对我来说再次发出信号，应该尽可能避免进行这种比较。

Answer 6

我相信这是未指定的行为 (C++03)。 std::vector 迭代器是随机访问迭代器，== 的行为在前向迭代器的要求中定义。

== 是等价关系

请注意，这是对类型的要求，因此必须（在这种情况下）适用于任何一对有效（可取消引用或其他）std::vector::iterators。我相信这意味着==必须给你一个true/false的答案并且不能引起UB。

——如果 a 和 b 相等，则 a 和 b 都可以取消引用，否则都不能取消引用。

相反，可取消引用的迭代器无法与不可取消引用的迭代器进行比较。

——如果 a 和 b 都是可解引用的，那么当且仅当 *a 和 *b 是同一个对象时 a == b。

请注意，对于两个不可取消引用的迭代器，是否没有a == b 的要求。只要== 是传递的（如果a.end() == b.end() 和b.end() == c.end() 然后a.end() == c.end()），自反（a.end() == a.end()）和对称的（如果a.end() == b.end() 然后b.end() == a.end()）它无关紧要如果一些，所有或者没有 end() 不同容器的迭代器比较相等。

另外请注意，这与< 形成对比。 < 是根据b - a 定义的，其中a 和b 都是随机访问迭代器。执行b - a 的前提条件是必须有一个Distance 值n 使得a + n == b 要求a 和b 成为同一范围内的迭代器。

Answer 7

如果考虑 C++11 标准 (n3337)：

§ 24.2.1 — [iterator.requirements.general#6]

迭代器 j 被称为可从迭代器 i 到达当且仅当表达式 ++i 的应用程序的有限序列使得 i == j。如果从i 可以访问j，则它们指的是相同序列的元素。

§ 24.2.5 — [forward.iterators#2]

前向迭代器的== 的域是相同底层序列上的迭代器的域。

鉴于RandomAccessIterator 必须满足ForwardIterator 提出的所有要求，比较来自不同容器的迭代器是未定义的。

LWG issue #446专门讨论了这个问题，建议在标准中添加以下文字（感谢@Lightness Races in Orbit引起注意）：

直接或间接评估任何比较函数或二元运算符的结果，其中两个迭代器值作为参数，这些迭代器值是从两个不同的范围 r1 和 r2（包括它们的过去值）不是一个公共范围的子范围是未定义的，除非另有明确说明。