effective stl 第27条:使用distance和advance将容器的const_iterator转换为iterator

本文详细探讨了C++中不同类型的迭代器之间的转换问题,特别是针对deque容器的const_iterator到iterator的安全转换方法,并讨论了随机访问容器与双向迭代器的区别。

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#include<iostream>
#include<iterator>
#include<deque>

using namespace std;

int main()
{
    typedef deque<int> IntDeque;
    typedef IntDeque::iterator Iter;
    typedef IntDeque::const_iterator ConstIter;

    ConstIter ci;
    Iter i;

    //编译错误,因为从const_iterator到iterator没有显示的转换途径
    //Iter i(ci);
    //下边的强制转换依然是错误的,因为deque、list/set/multiset/map/multimap对应的iterator与
    //const_iterator是完全不同的类,他们之间的关系或许比string和complex(double)之间的关系还要远。
    //但是对于vector和string来说,可能会编译通过
    //Iter i(const_cast<Iter>(ci));

    //但是reverse_iterator和const_reverse_iterator是完全不同的类,即使对vector和string,
    //也不能强制转换


    /*
    下边是一个安全的、可移植的途径能得到对应的iterator
    */
    IntDeque  d;
    Iter ii(d.begin());//使得ii指向d的初始位置
    ConstIter cii;
    //advance(ii, distance(ii, cii));//移动i,使它指向ci所指的位置
    //上边这句话错误的原因是存在二义性,distance标准的两个参数是同一个类型,而我们传进去的是不同的类型
    //改为下边这句话即可通过编译。
    advance(ii, distance<ConstIter>(ii, cii));
    //distance用于取得两个迭代器之间的距离
    //advance用于将一个迭代器移动指定的距离

    return 0;
}

对于随机访问容器,如vector/string/deque而言,该方法需要常数时间,而对于双向迭代器<其它的标准容器的迭代器,以及某些散列容器实现的迭代器>,他是线性时间的操作。

<think>我们被要求注释两段代码。这两段代码是STL中map/set容器中count成员函数的实现。第一段是用于非透明比较器的情况,第二段是用于透明比较器的情况。 注意:代码中使用了`if constexpr`来区分是否是多键容器(multimap/multiset vs map/set)。在非多键容器中,由于键唯一,所以count只能返回0或1。而在多键容器中,count返回键出现的次数。 我们首先注释第一段代码: 第一段代码有两个版本,通过`if constexpr (_Multi)`来区分多键容器非多键容器。 1. 对于多键容器(_Multi为true): 使用_Eqrange函数(该函数返回一个pair,表示等于_Keyval的元素范围,即[first, second))来计算这个范围内的元素个数。 2. 对于非多键容器(_Multi为false): 使用_Find_lower_bound找到键应该插入的位置(下界),然后检查这个位置是否等于_Keyval(通过_Lower_bound_duplicate函数),如果是则返回1,否则返回0。 第二段代码是透明比较器的重载版本,它接受一个可以比较的任意类型(_Other),而不仅仅是key_type。这个版本只适用于透明比较器(即比较器有is_transparent类型,比如std::less<>)。注意,这个版本没有使用_Multi分支,因为对于透明查找,标准库要求multimapmap的count行为一致(即都返回匹配的数量),所以直接使用_Eqrange来获取范围并计算距离。 下面我们逐行注释:</think>### 代码注释解析 #### 代码段 1:非透明比较器版本 ```cpp _NODISCARD size_type count(const key_type& _Keyval) const { // 根据容器类型(Multi/Single)选择不同实现 if constexpr (_Multi) { // 多键容器(multimap/multiset) const auto _Ans = _Eqrange(_Keyval); // 获取等于_Keyval的元素范围 return static_cast<size_type>(_STD distance( _Unchecked_const_iterator(_Ans.first, nullptr), _Unchecked_const_iterator(_Ans.second, nullptr) )); // 计算迭代器范围内的元素数量 } else { // 单键容器(map/set) // 在唯一键容器中直接检查存在性(0/1) return _Lower_bound_duplicate(_Find_lower_bound(_Keyval)._Bound, _Keyval); } } ``` #### 代码段 2:透明比较器版本 ```cpp template <class _Other, class _Mycomp = key_compare, enable_if_t<_Is_transparent_v<_Mycomp>, int> = 0> _NODISCARD size_type count(const _Other& _Keyval) const { // 透明比较器允许异构查找(如用string查找int key) const auto _Ans = _Eqrange(_Keyval); // 通过透明比较器获取匹配范围 return static_cast<size_type>(_STD distance( _Unchecked_const_iterator(_Ans.first, nullptr), _Unchecked_const_iterator(_Ans.second, nullptr) )); // 直接计算匹配元素数量 } ``` ### 关键设计解析 1. **`_Multi` 编译时分派** - `if constexpr` 在编译期根据容器类型选择实现: - **多键容器**:需计算所有匹配元素数量 - **单键容器**:只需返回 0/1(利用 `_Lower_bound_duplicate` 优化) 2. **透明比较器支持** - 通过 `enable_if_t<_Is_transparent_v<_Mycomp>>` 启用 - 允许异构查找(如 `map<string, int>` 用 `string_view` 查找) - 统一使用 `_Eqrange` 处理所有容器类型(简化实现) 3. **性能优化** - 单键容器避免完整范围遍历(直接检查下界位置) - 多键容器通过 `distance` 计算范围大小(时间复杂度 O(log N + count)) 4. **安全性保障** - `_Unchecked_const_iterator` 包装内部指针 - `_NODISCARD` 强制处理返回值 ### 典型应用场景 ```cpp // 单键容器示例 std::set<int> s = {1, 3, 5}; s.count(3); // 返回1(快速路径) // 多键容器示例 std::multimap<int, char> m = {{1,'a'}, {1,'b'}}; m.count(1); // 返回2(范围遍历) // 透明比较器示例 std::set<std::string, std::less<>> ts = {"hello"}; ts.count("hello"sv); // 调用透明比较器版本(避免临时string构造) ``` ### 设计启示 1. 通过编译期分支避免运行时开销 2. 利用 SFINAE 实现件接口扩展 3. 异构查找提升性能(减少临时对象构造) 4. 迭代器包装保证安全访问内部结构 --- ###
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