迭代器的 std::distance 比 RandomAccessIterator 更差答案

【问题标题】：std::distance for iterators worse then RandomAccessIterator迭代器的 std::distance 比 RandomAccessIterator 更差
【发布时间】：2015-11-01 15:51:06
【问题描述】：

我最近回顾了不久前实现的 algorithm 并发现 it can be improved 不仅可以在 RandomAccessIterator 输入范围上进行操作，而且甚至可以在 ForwardIterator 1 上进行操作（多通道保证仍然是要求）。

我决定通过修改代码中的所有位置来简单地降级需求，目前使用迭代器之间的简单差异，以使用std::distance 代替。 std::distancealgorithm described here。由于std::distance 算法的本质，修改不仅仅是搜索和替换，即：

对于算法内部使用的有序容器，我将所有出现的 operator < 或 std::less< iterator >/std::less<> 替换为：

auto const less = [ibeg = std::cbegin(input)] (iterator const & l, iterator const & r)
                   {
                       return std::distance(ibeg, l) < std::distance(ibeg, r);
                   };

说，std::set< iterator > x; 修改为 std::set< iterator, decltype(less) > x{less};。

对于算法内部使用的无序容器（value_type 是 iterator）我使用 std::hash< std::intptr_t > h; 哈希函数进行简单的差异 h(lhs - rhs)（实际上是哈希值的 xor 组合，但它在这里无关紧要）对于一些固定的iterator lhs 和一些变化的iterator rhs。修改为h(std::distance(lhs, rhs))。

前一点是正确的，但后一点显然不是。由于rhs 无法从lhs 中恢复，只能通过简单的递增，并且无法先验地知道要做什么：递增lhs 以达到rhs 或递增rhs 以达到lhs.

但上面的哈希仍然有效。这很奇怪......因为有时，当lhs > rhs（在某种意义上），应该有访问冲突（有时）。说，如果：

std::list< int > input{1, 2, 3, 4};
auto a = std::begin(input), b = std::next(lhs, 2);

然后增量，包含在std::distance(b, a) 中，不应停止并最终到达尚未分配的内存页面的边界。但是 AV 从来没有出现在我的程序中。 std::distance 总是返回非负数。

是未定义的行为还是允许为任何一对 ForwardIterator-s 应用 std::distance？ -stdlib= 是 libc++。

【问题讨论】：

标签： c++ algorithm c++11 stl c++14

【解决方案1】：

[...] 是否可以为任意一对ForwardIterator-s 应用std::distance？

如果你想坚持标准，那么显然不，不允许：

template <class InputIterator>
typename iterator_traits<InputIterator>::difference_type distance(
  InputIterator first, InputIterator last);
[...] 要求：如果InputIterator满足随机访问迭代器的要求，则last应可从first或first应可从last；否则，last 应该可以从first 访问。

[N4431 §24.4.4/5]

原因是对于前向迭代器，该函数重复应用operator++ 以从first 获取last：

由于只有随机访问迭代器提供 + 和 - 运算符，因此库提供了两个函数模板 advance 和 distance。这些函数模板将+ 和- 用于随机访问迭代器（因此它们的时间是常数）；对于输入、前向和双向迭代器，他们使用++ 来提供线性时间实现。

[N4431 §24.4.4/1]

【讨论】：

【解决方案2】：

从您链接的文档中，“如果 InputIt 不是 RandomAccessIterator，如果通过（可能重复地）递增 first 无法从 first 访问 last，则行为未定义。

未定义的行为并不意味着访问冲突；它意味着任何东西，包括返回一些正数。

【讨论】：