std::random_access_iterator

 

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迭代器概念
indirectly_readable (C++20) indirectly_writable (C++20) weakly_incrementable (C++20) incrementable (C++20) is-integer-like is-signed-integer-like (C++20)(C++20)	sentinel_for (C++20) sized_sentinel_for (C++20) input_iterator (C++20) output_iterator (C++20) input_or_output_iterator (C++20)	forward_iterator (C++20) bidirectional_iterator (C++20) random_access_iterator (C++20) contiguous_iterator (C++20)
迭代器原语
input_iterator_tagoutput_iterator_tagforward_iterator_tagbidirectional_iterator_tagrandom_access_iterator_tagcontiguous_iterator_tag (C++20)	iter_value_titer_difference_titer_reference_titer_const_reference_titer_rvalue_reference_titer_common_reference_t (C++20)(C++20)(C++20)(C++23)(C++20)(C++20)	iterator (C++17 中已弃用) iterator_traits incrementable_traits (C++20) indirectly_readable_traits (C++20)
算法概念和实用程序
间接可调用概念
indirectly_unary_invocableindirectly_regular_unary_invocable (C++20)(C++20)	indirect_unary_predicate (C++20) indirect_binary_predicate (C++20)	indirect_equivalence_relation (C++20) indirect_strict_weak_order (C++20)
通用算法要求
indirectly_movable (C++20) indirectly_movable_storable (C++20) indirectly_copyable (C++20)	indirectly_copyable_storable (C++20)   indirectly_swappable (C++20) indirectly_comparable (C++20)	permutable (C++20) mergeable (C++20) sortable (C++20)
实用程序
indirect_result_t (C++20)	projected (C++20)	projected_value_t (C++26)
迭代器适配器
reverse_iterator make_reverse_iterator (C++14) move_iterator (C++11) make_move_iterator (C++11) default_sentinel_tdefault_sentinel (C++20)(C++20) unreachable_sentinel_tunreachable_sentinel (C++20)(C++20)	front_insert_iterator back_insert_iterator inserter insert_iterator front_inserter back_inserter move_sentinel (C++20)	common_iterator (C++20) counted_iterator (C++20) basic_const_iterator (C++23) const_iterator (C++23) const_sentinel (C++23) make_const_iterator (C++23) make_const_sentinel (C++23)
流迭代器 istream_iterator    ostream_iterator istreambuf_iterator ostreambuf_iterator	迭代器自定义点 ranges::iter_move (C++20) ranges::iter_swap (C++20)
迭代器操作 advance distance prev (C++11)   next (C++11) ranges::advance (C++20) ranges::distance (C++20) ranges::prev (C++20) ranges::next (C++20)	范围访问 begincbegin (C++11)(C++14) rbegincrbegin (C++14)(C++14)   endcend (C++11)(C++14) rendcrend (C++14)(C++14)   sizessize (C++17)(C++20) empty (C++17) data (C++17)

 

定义在头文件 <iterator> 中
template< class I >     concept random_access_iterator =         std::bidirectional_iterator<I> &&         std::derived_from</*ITER_CONCEPT*/<I>, std::random_access_iterator_tag> &&         std::totally_ordered<I> &&         std::sized_sentinel_for<I, I> &&         requires(I i, const I j, const std::iter_difference_t<I> n) {             { i += n } -> std::same_as<I&>;             { j +  n } -> std::same_as<I>;             { n +  j } -> std::same_as<I>;             { i -= n } -> std::same_as<I&>;             { j -  n } -> std::same_as<I>;             {  j[n]  } -> std::same_as<std::iter_reference_t<I>>;         };		(自 C++20 起)

random_access_iterator 概念通过添加对使用 +=、+、-= 和 - 运算符进行常数时间推进的支持、使用 - 进行常数时间距离计算以及使用下标 [] 进行数组表示法来改进 bidirectional_iterator。

迭代器概念确定

此概念的定义是通过一个仅供说明的别名模板 /*ITER_CONCEPT*/ 指定的。

为了确定 /*ITER_CONCEPT*/<I>，让 ITER_TRAITS<I> 表示 I 如果特化 std::iterator_traits<I> 是从主模板生成的，否则表示 std::iterator_traits<I>

• 如果 ITER_TRAITS<I>::iterator_concept 有效并且命名了一个类型，则 /*ITER_CONCEPT*/<I> 表示该类型。
• 否则，如果 ITER_TRAITS<I>::iterator_category 有效并且命名了一个类型，则 /*ITER_CONCEPT*/<I> 表示该类型。
• 否则，如果 std::iterator_traits<I> 是从主模板生成的，则 /*ITER_CONCEPT*/<I> 表示 std::random_access_iterator_tag。
• 否则，/*ITER_CONCEPT*/<I> 不表示任何类型，并导致替换失败。

语义要求

设 a 和 b 是类型为 I 的有效迭代器，使得 b 可从 a 访问，并设 n 是类型为 std::iter_difference_t<I> 的值，等于 b - a。 std::random_access_iterator<I> 仅在它包含的所有概念都建模时才建模，并且

• (a += n) 等于 b.
• std::addressof(a += n) 等于 std::addressof(a)。 ^[1]
• (a + n) 等于 (a += n).
• (a + n) 等于 (n + a).
• 对于任何两个正整数 x 和 y，如果 a + (x + y) 有效，则 a + (x + y) 等于 (a + x) + y.
• a + 0 等于 a.
• 如果 (a + (n - 1)) 有效，则 --b 等于 (a + (n - 1)).
• (b += -n) 和 (b -= n) 都等于 a.
• std::addressof(b -= n) 等于 std::addressof(b)。 ^[1]
• (b - n) 等于 (b -= n).
• 如果 b 可解引用，则 a[n] 有效，且等于 *b.
• bool(a <= b) 为 true.
• 每个必需的操作都具有恒定时间复杂度。

注意 std::addressof 返回的是迭代器对象的地址，而不是迭代器指向的对象的地址。即 operator+= 和 operator-= 必须返回对 *this 的引用。

相等性保持

在标准库概念的 requires 表达式 中声明的表达式必须是 相等性保持 的（除非另有说明）。

隐式表达式变体

使用对某些常量左值操作数非修改的表达式的 requires 表达式 也要求 隐式表达式变体。

备注

与 LegacyRandomAccessIterator 要求不同，random_access_iterator 概念不要求解引用返回左值。

示例

演示了通过 C++20 概念实现 std::distance 的一种可能方式。

运行此代码

#include <iterator>
 
namespace cxx20
{
    template<std::input_or_output_iterator Iter>
    constexpr std::iter_difference_t<Iter> distance(Iter first, Iter last)
    {
        if constexpr(std::random_access_iterator<Iter>)
            return last - first;
        else
        {
            std::iter_difference_t<Iter> result{};
            for (; first != last; ++first)
                ++result;
            return result;
        }
    }
}
 
int main()
{
    static constexpr auto il = {3, 1, 4};
 
    static_assert(std::random_access_iterator<decltype(il.begin())> &&
                  cxx20::distance(il.begin(), il.end()) == 3 &&
                  cxx20::distance(il.end(), il.begin()) == -3);
}

参见

bidirectional_iterator (C++20)	指定 forward_iterator 是一个双向迭代器，支持向后移动 (概念)
contiguous_iterator (C++20)	指定 random_access_iterator 是一个连续迭代器，引用内存中连续的元素 (概念)