std::random_access_iterator

 

C++

编译器支持

自立实现与有宿主实现

语言

标准库

标准库标头

具名要求

功能特性测试宏 (C++20)

语言支持库

概念库 (C++20)

元编程库 (C++11)

诊断库

通用工具库

字符串库

容器库

迭代器库

范围库 (C++20)

算法库

数值库

本地化库

输入/输出库

文件系统库 (C++17)

正则表达式库 (C++11)

并发支持库 (C++11)

技术规范

符号索引

外部库

 

迭代器库

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 中弃用) iterator_traits incrementable_traits (C++20) indirectly_readable_traits (C++20)
算法概念与工具
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)
常用算法要求
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)
工具
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	迭代器定制点 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)

 

在标头 <iterator> 定义
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>>;         };		(C++20 起)

概念 random_access_iterator 精化 bidirectional_iterator，添加了用 +=、-=、+ 和 - 运算符进行常数时间的前进，用 - 进行常数时间的距离计算，及带下标 [] 的数组记法支持。

迭代器概念确定

此概念的定义通过仅用于阐释的别名模板 /*ITER_CONCEPT*/ 说明。

为确定 /*ITER_CONCEPT*/<I>，令 ITER_TRAITS<I> 若特化 std::iterator_traits<I> 从主模板生成则代表 I，否则代表 std::iterator_traits<I>：

• 若 ITER_TRAITS<I>::iterator_concept 合法并指名类型，则 /*ITER_CONCEPT*/<I> 代表该类型。
• 否则，若 ITER_TRAITS<I>::iterator_category 合法并指名类型，则 /*ITER_CONCEPT*/<I> 代表该类型。
• 否则，若 std::iterator_traits<I> 从主模板生成，则 /*ITER_CONCEPT*/<I> 指代 std::random_access_iterator_tag。
• 否则 /*ITER_CONCEPT*/<I> 不代表类型并导致替换失败。

语义要求

令 a 与 b 为 I 类型的合法迭代器，使得从 a 可及 b，并令 n 为等于 b - a 的 std::iter_difference_t<I> 类型的值。random_access_iterator<I> 仅若其所蕴含的概念均被实现并且符合下列条件才得到实现：

• (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 与 y，若 a + (x + y) 合法，则 a + (x + y) 等于 (a + x) + y。
• a + 0 等于 a。
• 若 (a + (n - 1)) 合法，则 --b 等于 (a + (n - 1))。
• (b += -n) 与 (b -= n) 都等于 a。
• std::addressof(b -= n) 等于 std::addressof(b)。^[1]
• (b - n) 等于 (b -= n)。
• 若 b 可解引用，则 a[n] 合法并等于 *b。
• bool(a <= b) 为 true。
• 每个要求的操作均拥有常数时间复杂度。

注意，std::addressof 返回迭代器对象的地址，而非迭代器所指向对象的地址。即 operator+= 和 operator-= 必须返回到 *this 的引用。

相等性保持

标准库概念的 requires 表达式中声明的表达式都要求保持相等性（除非另外说明）。

隐式表达式变种

使用了不修改某常量左值操作数的表达式的 requires 表达式，也会要求其隐式的表达式变种。

注解

不同于老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 要求，random_access_iterator 概念不要求解引用返回左值。

示例

演示一种 std::distance 的通过 C++20 概念的可能实现。

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);
}

参阅

bidirectional_iterator (C++20)	指定 forward_iterator 为双向迭代器，支持向后移动 (概念)
contiguous_iterator (C++20)	指定 random_access_iterator 为连续迭代器，指代内存中连续相接的元素 (概念)