Set 的iterator(迭代器)自动为const的引用类型

本文探讨了Visual Studio 2010中使用set迭代器时遇到的问题,即对迭代器解引用后无法调用类的非const成员。文章提供了通过const_cast转换来解决此问题的方法,并解释了为何set迭代器默认返回const引用。

自从VS2010开始,set的iterator类型自动就是const的引用类型,因此当set保存的是类类型时,对iterator解引用无法调用类的非const成员。

解决方法为:

//item是一个类,bool isEnd()是Item的一个成员
for (set<Item>::iterator i = ItemSet.begin(); i != ItemSet.end(); i++)
		{
			const Item &item1 = const_cast<Item&>(*i);
			Item  &item2 = const_cast<Item&>(item1);
			if (item2.isEnd())          
			{//do something}


const_cast:(转自百度百科)
用法:const_cast<type_id> (expression)
该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外, type_id和expression的类型是一样的。
一、常量指针被转化成非常量的指针,并且仍然指向原来的对象;
二、常量引用被转换成非常量的引用,并且仍然指向原来的对象;


为什么要设置为const reference?

转自:http://stackoverflow.com/questions/2523139/const-references-when-dereferencing-iterator-on-set-starting-from-visual-studio

The iterator should give you a const reference (and that's what the Standard says it should do), because changing the thing referred to would destroy the validity of the set's underlying data structure - the set doesn't "know" that the field you are changing is not actually part of the key. The alternatives are to make changes by removing and re-adding, or to use a std::map instead.

因为改变引用指向的对象会破坏set隐藏的数据结构的正确性。




<think>嗯,用户问的是C++set的insert底层实现为什么返回pair时把非const迭代器转成const迭代器。我需要先回忆一下C++set的相关知识。 首先,set是一个有序的关联容器,元素唯一,基于红黑树实现。insert操作会返回一个pair,包含一个迭代器和一个bool值,指示插入是否成功。这里的迭代器指向新插入的元素或已存在的元素。 那为什么返回的迭代器const的呢?我记得在C++11之前,set的insert返回的是iterator,但后来可能改了。因为如果允许用户通过迭代器修改元素的值,可能会破坏set的有序性。例如,set中的元素是按照特定顺序排列的,如果用户修改了元素的值,顺序可能被打乱,导致数据结构的不一致。因此,将迭代器设为const可以防止用户修改元素,保持内部结构的正确性。 但用户的问题提到返回pair时将非const迭代器转换为const迭代器。可能是指内部实现中,红黑树的节点迭代器原本是非const的,但在返回给用户时被转换为const迭代器。这样做的目的确实是避免用户修改元素内容,保证set的不变性和有序性。 此外,C++标准中的规定可能要求set迭代器const的,而multiset可能有不同的处理方式,但用户这里问的是set。需要确认C++标准的具体条款,比如在C++11之后,set::insert返回的是pair<iterator, bool>,但这里的iterator实际上是const_iterator,以防止修改元素值。 总结起来,原因主要是为了维护set内部元素的有序性和唯一性,避免用户误操作导致数据结构损坏。所以,在返回pair时,将内部非const迭代器转换为const迭代器,确保用户不能通过迭代器修改元素的值。</think>在C++标准库中,`std::set`的`insert`成员函数返回一个`std::pair<iterator, bool>`,其中`iterator`指向插入的元素(或已存在的元素)。但这里的`iterator`实际上是一个**const迭代器**,即使底层实现可能使用非const迭代器。以下是逐步解释: --- ### 1. **`std::set`的特性要求** `std::set`是一个有序容器,其元素按严格弱序排列。若允许通过迭代器修改元素值,可能破坏容器的有序性。例如: ```cpp std::set<int> s = {1, 2, 3}; auto it = s.begin(); *it = 4; // 如果允许,会破坏红黑树的结构! ``` 因此,`std::set`的迭代器设计为`const_iterator`,禁止修改元素值。 --- ### 2. **底层实现的逻辑** 在红黑树(`std::set`的典型实现)中,插入操作返回的节点迭代器本质上是非const的,因为它需要操作内部节点。但对外暴露时,需转换为const迭代器,原因如下: - **封装性**:隐藏内部数据结构的可变性,防止用户直接修改节点内容。 - **安全性**:避免用户误操作导致红黑树的性质被破坏(如修改键值)。 --- ### 3. **类型转换的实现** 在C++标准库的代码中,通常会通过以下方式实现这种转换: ```cpp // 伪代码示例 template <typename Key, typename Compare, typename Allocator> class set { public: using iterator = typename tree_type::const_iterator; // 对外暴露const迭代器 using internal_node_iterator = typename tree_type::iterator; // 内部非const迭代器 std::pair<iterator, bool> insert(const Key& key) { auto internal_it = tree.insert(key); // 内部使用非const迭代器 return {iterator(internal_it), true}; // 转换为const迭代器 } }; ``` 这里通过类型别名将`iterator`映射到`const_iterator`,确保用户无法修改元素。 --- ### 4. **C++标准的规定** 根据C++标准(如C++11及之后),`std::set::insert`的返回值定义为: ```cpp pair<iterator, bool> insert(const value_type& value); ``` 其中`iterator`是一个**双向迭代器**,且其指向的元素是`const`的。这种设计是标准强制要求的,以保障容器的不变式(invariants)。 --- ### 5. **与`std::multiset`的对比** 需要注意的是,`std::multiset`的插入行为与`std::set`类似,但允许重复键值。尽管如此,其迭代器仍然是`const_iterator`,原因与`std::set`相同。 --- ### 总结 `std::set`的`insert`返回`pair`时将非const迭代器转为const迭代器,主要是为了: 1. **保持有序性**:防止用户修改键值破坏红黑树结构。 2. **强制封装**:隐藏内部实现细节,确保数据安全。 3. **符合标准**:遵循C++标准对容器行为的规定。
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