std::contiguous_iterator有什么用？

Question

我能用它做什么？为什么它比random_access_iterator好？如果我用它有什么好处吗？

Answer 1

在C++17中，没有std::contiguous_iterator这样的东西。然而，有ContiguousIterator命名需求。这表示元素序列上的随机访问迭代器，其中每个元素以与数组完全相同的方式连续存储。这意味着，给定来自迭代器的指向value_type的指针，可以对该指针执行指针算法，该指针的工作方式与在相应的迭代器上执行相同的算法完全相同。

这样做的目的是允许在连续迭代器上更有效地实现算法。或者禁止在不连续的迭代器上使用算法。如果您试图将C++迭代器传递到基于指向数组的指针的C接口中，这就说明了这一点。您可以将这些接口封装在泛型算法后面，以验证模板中迭代器的连续性。

或者至少，你可以在理论上；在C++17中，这是不可能的。原因是实际上没有一种方法来测试迭代器是否是ContiguousIterator。如果对迭代器中指向元素的指针执行指针算法是合法的，则无法询问指针。而且没有任何std::contiguous_iterator_category可以用于这样的迭代器(因为这可能导致兼容性问题)。所以您不能使用SFINAE工具来验证迭代器是连续的。

C++20的概念解决了这个问题。它还解决了使用连续迭代器的另一个问题。参见，上面对ContiguousIterator行为的解释始于我们有一个指向范围内的元素的指针。那你是怎么弄到的？显而易见的方法是做一些类似std::addressof(*it)的事情，但是如果it是最终迭代器呢？终端迭代器是不能取消引用的，所以您不能这样做。基本上，即使您知道迭代器是连续的，如何将其转换为等效的指针？

std::contiguous_iterator概念解决了这两个问题。std::to_address是可用的，它将将任何连续迭代器转换为它的等效指针值。迭代器必须提供一个特性标记来表示它实际上是一个连续迭代器，以防默认的to_address实现碰巧对非连续迭代器有效。

Answer 2

对于连续迭代器，您可以获得一个指向迭代器“指向”的元素的指针，并将其用作指向连续数组的指针。

这不能用随机访问迭代器来保证。

请记住，例如，std::deque是一个随机访问容器，但它通常不是一个连续容器(与std::vector相反，后者既是随机访问，也是连续访问)。

Answer 3

随机访问迭代器只需要一个恒定时间的(iterator) + (offset)，而连续迭代器更能保证std::addressof(*((iterator) + (offset))) == std::addressof(*(iterator)) + (offset) (不考虑重载的operator&s)。

这基本上意味着迭代器是指针或指针周围的光包装器，因此它相当于指向其元素的指针，而随机访问迭代器可以完成更多的任务，代价是它可能体积更大，无法将其转化为简单的指针。