const_iterator 与迭代器的比较是否定义明确？答案

【问题标题】：Is comparison of const_iterator with iterator well-defined?const_iterator 与迭代器的比较是否定义明确？
【发布时间】：2016-05-25 06:27:46
【问题描述】：

考虑以下代码：

#include <vector>
#include <iostream>

int main()
{
    std::vector<int> vec{1,2,3,5};
    for(auto it=vec.cbegin();it!=vec.cend();++it)
    {
        std::cout << *it;
        // A typo: end instead of cend
        if(next(it)!=vec.end()) std::cout << ",";
    }
    std::cout << "\n";
}

这里我引入了一个错字：在比较中我调用了vec.end() 而不是vec.cend()。这似乎与 gcc 5.2 一样工作。但它实际上是根据标准明确定义的吗？可以安全地比较iterator 和const_iterator 吗？

【问题讨论】：

标签： c++ iterator comparison-operators const-iterator

【解决方案1】：

令人惊讶的是，C++98 和 C++11 并没有说可以将 iterator 与 const_iterator 进行比较。这导致LWG issue 179 和LWG issue 2263。现在在 C++14 中，第 23.2.1[container.requirements.general]p7

节明确允许这样做

在表达式中
i == j
i != j
i < j
i <= j
i >= j
i > j
i - j
其中i 和j 表示容器的iterator 类型的对象，或者两者都可以被容器的 const_iterator 的对象替换 type 引用相同的元素，语义没有变化。

【讨论】：

这仅意味着来自与Container 概念匹配的同一对象的 const 和非 const 迭代器可以安全地进行比较。但是你不能对其他迭代器做出这样的假设。

【解决方案2】：

参见第 23.2.1 节，表 96：

X::iterator

[...]

任何满足前向迭代器要求的迭代器类别。

可转换为X::const_iterator

所以，是的，它是明确定义的。

【讨论】：

Convertible 并不意味着可比。
例如，可转换不排除实现为成员函数的比较运算符，这意味着i < ci 解析为i.operator <(ci)，其中不考虑i 的转换。标准中可能有额外的保证，但如果是这样，它们应该在答案中。
@hvd：幸运的是，在提问者的代码中，const_iterator 在比较的 LHS 上，plain iterator 在右边。所以它被转换了。或者我想我们可以说这很不幸，因为这意味着编译器没有捕捉到end() 的意外使用。
@SteveJessop 这只是一个例子。另一个是根本不采用const_iterator 的运算符，而只是const_iterator 可以隐式转换为的运算符，需要两次用户定义的转换。第三种是模板比较运算符，其中由于const_iterator/iterator 不匹配而无法推断出类型参数。（幸运的是，现在有一个答案显示了标准中的附加要求。）

【解决方案3】：

C++11 标准中的表 96 在第 23.2.1 节中为任何容器类型 X（包括 std::vector）定义了 a.cend() 的操作语义，如下所示：

const_cast<X const &>(a).end()

所以答案是肯定的，因为根据这个定义，cend() 指的是容器中与end() 相同的元素/位置，并且X::iterator 必须可转换为X::const_iterator（在同一张表中还指定了这一要求^(&ast;)).

（begin() 与 cbegin() 的答案也是肯定的，原因相同，在同一张表中定义。）

^(&ast;) 在 cmets 中已指出其他答案，可兑换性并不一定意味着比较操作 i1==i2 将始终有效，例如如果operator==() 是迭代器类型的成员函数，则只接受右侧参数的隐式转换，而不接受左侧参数。 24.2.5/6 个状态（关于前向迭代器 a 和 b）：

如果a 和b 都是可解引用的，那么a == b 当且仅当*a 和*b 绑定到同一个对象

即使迭代器 end() 和 cend() 不可取消引用，上面的语句暗示 operator==() 必须以这样一种方式定义，即使 a 是一个常量迭代器和 @ 987654344@ 不是，反之亦然，因为 24.2.5 通常是关于前向迭代器的，包括 const 和非 const 版本——这很清楚，例如从 24.2.5/1 开始。这就是为什么我相信表 96 中提到可兑换性的措辞也暗示了可比性。但正如 cpplearner@ 后面的回答中所描述的，这仅在 C++14 中明确明确。

【讨论】：