为什么 `std::string::find()` 在失败时不返回结束迭代器？答案

【问题标题】：Why does `std::string::find()` not return the end iterator on failures?为什么 `std::string::find()` 在失败时不返回结束迭代器？
【发布时间】：2020-02-14 05:41:17
【问题描述】：

我发现std::string::find 的行为与标准 C++ 容器不一致。

例如

std::map<int, int> myMap = {{1, 2}};
auto it = myMap.find(10);  // it == myMap.end()

但是对于一个字符串，

std::string myStr = "hello";
auto it = myStr.find('!');  // it == std::string::npos

为什么失败的myStr.find('!') 不应该返回myStr.end() 而不是std::string::npos？

由于std::string 与其他容器相比有些特殊，我想知道这背后是否有一些真正的原因。（令人惊讶的是，我在任何地方都找不到任何人对此提出质疑）。

【问题讨论】：

我认为只有合理的答案才接近于回答以下问题：“为什么热狗是 4 个包装，热狗面包是 6 个包装？”嗯，这就是世界的本来面目
检查this
恕我直言，这种行为的一个原因是std::string 内部由廉价元素的字符组成（就内存而言）。此外，字符是std::string 可以包含的唯一类型。另一方面，std::map 包含更复杂的元素。此外，std::map::find 的规范说它应该找到一个元素，std::string::find 的规范说它的任务是找到位置。
对于 map，不能有 npos 迭代器，所以使用 end 迭代器。对于字符串，我们可以使用 npos，为什么不呢:)

标签： c++ stdstring c++-standard-library

【解决方案1】：

这是因为std::string有两个接口：

在所有容器上都可以找到基于 迭代器 的通用接口
std::string 特定的基于 index 的界面

std::string::find 是基于 index 的接口的一部分，因此返回索引。

使用std::find 使用基于通用迭代器的接口。

如果您不想要基于索引的界面，请使用std::vector<char>（不要这样做）。

【讨论】：

【解决方案2】：

首先，众所周知，std::string 接口臃肿且不一致，请参阅 Herb Sutter 的 Gotw84 关于此主题的内容。但是，std::string::find 返回一个索引是有原因的：std::string::substr。这个便利的成员函数对索引进行操作，例如

const std::string src = "abcdefghijk";

std::cout << src.substr(2, 5) << "\n";

您可以实现 substr 以便它接受迭代器到字符串中，但是我们不需要等待很长时间来大声抱怨 std::string 不可用且违反直觉。因此，鉴于std::string::substr 接受索引，您将如何在上述输入字符串中找到第一次出现'd' 的索引，以便打印出从该子字符串开始的所有内容？

const auto it = src.find('d'); // imagine this returns an iterator

std::cout << src.substr(std::distance(src.cbegin(), it));

这也可能不是您想要的。因此我们可以让std::string::find 返回一个索引，我们在这里：

const std::string extracted = src.substr(src.find('d'));

如果您想使用迭代器，请使用<algorithm>。它们允许您将上述内容作为

auto it = std::find(src.cbegin(), src.cend(), 'd');

std::copy(it, src.cend(), std::ostream_iterator<char>(std::cout));

【讨论】：

好点。但是，std::string::find 仍然可以返回 size()，而不是 npos，而不是返回迭代器，保持与 substr 的兼容性，同时还避免了几个额外的分支。
@erenon 也许，但std::string::substr 已经涵盖了“从这里开始直到结束”的情况，并为第二个索引 (npos) 提供了默认参数。我想返回 size() 也会让人感到困惑，并且像 npos 这样的字面哨兵可能是更好的选择？！
@lubgr 但是如果std::string::find 返回一个迭代器，std::string::substr 可能也会接受一个迭代器作为起始位置。在这个替代世界中，您的 find 示例在这两种情况下看起来都是一样的。
@MattiasWallin 好点。但是带有迭代器参数的std::string::substr 为进一步的 UB 案例打开了大门（除了索引或迭代器同样可能发生的过去的场景）：传递一个引用另一个字符串的迭代器。