c++ - 输入迭代器可以用在需要前向迭代器的地方吗？

Question

据我所知，迭代器类别的层次结构如下:

Random access -> Bi-directional -> Forward -> Input
                                           -> Output

正确吗？

我一直认为有一个规则，如果一个算法需要一个特定类型的迭代器，你可以在链上提供类别的迭代器，但不能向下。所以我在阅读this answer ，其中 ildjarn suggests 建议使用 std::ifstream 与 std::istream_iterator 和 std::search 在文件中查找数据。我正要评论说你不能这样做，因为 search 需要 Forward 迭代器，而 istream_iterator 是一个 Input 迭代器。但为了确保，我尝试了这个:

std::istringstream iss("Elephant hats for sale.");
std::istream_iterator<char> begin(iss), end;

std::string sub("hat");
auto i = std::search(begin, end, sub.begin(), sub.end());

我没想到它会编译，但它确实编译了。但是，结果似乎毫无用处，因为如果我按照以下方式进行操作:

while(i != end)
{
    std::cout << *i;
    ++i;
}

没有输出。所以，我的问题是:我的编译器是否错误地允许我使用 istream_iterator 调用 search？还是没有规则阻止这种事情发生？

Answer 1

Can input iterators be used where forward iterators are expected?

没有。输入迭代器和前向迭代器之间的区别在于，输入迭代器是“单程”迭代器，而前向迭代器是“多程”迭代器。

一旦你推进了一个输入迭代器，你就不能再访问该范围内的先前元素。如果您复制输入迭代器，则两个迭代器都保持有效，直到您推进其中一个；然后另一个不再有效。

使用前向迭代器，您可以对序列进行任意次数的迭代，一次可以拥有多个可用的迭代器拷贝，可以同时在序列中使用多个迭代器，还可以取消对迭代器的引用在再次推进之前，你想多少次都可以。

So, my question is this: Is my compiler in error for allowing my call to search using istream_iterator?

没有规定编译器必须拒绝代码。

规则是您必须确保传递函数所需的正确类型的迭代器。有时如果你传递了错误类型的迭代器，你会得到一个编译错误。有时程序会编译但无法正常运行。有时事情会看起来正常工作。如果违反调用函数的要求，结果是不确定的。

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通用算法通常通过假设提供的类型参数实际满足要求来对其类型参数施加要求。因此，例如，仅适用于随机访问迭代器的算法将通过执行一些仅适用于随机访问迭代器的操作(例如 it + 1)来“强制”这一要求。如果迭代器不支持该操作(此处为operator+(iterator, int))，代码将无法编译。

问题在于无法通过这种方式区分输入迭代器和前向迭代器:您可以对它们进行递增和取消引用；不同之处在于您可以执行每个操作的次数以及您可以执行这些操作的顺序。因此，像 std::search 这样的算法将使用 *it 和 ++it，这对于输入迭代器来说“工作”得很好，至少在代码可以编译的范围内。

理论上，算法可以使用 std::iterator_traits 类模板来确定迭代器是输入迭代器还是前向迭代器；我不知道 C++ 语言标准是否允许这样做。如果库这样做了，您的代码可能会出现编译错误，这样会更好。