在 C++ 中如何检查一个指针是否在一个范围内？

Question

直观地检查 whecker 指针 p 位于 [a,b) 就可以了

a<=p && p<b

但是，比较两个数组中的指针会导致未指定的行为，因此我们不能安全地说 p 在此比较中的 [a,b) 中。

有什么方法可以确定地检查这一点吗？

（如果可以为std::vector<T>::const_iterator做就更好了，但我觉得不可行。）

Answer 1

这是部分解决方案。您可以利用比较会调用未指定行为的事实，以及 core-constant-expression 无法执行此操作的事实：

template<typename T>
constexpr bool check(T *p, T *a, T *b)
{
    return a <= p and p < b;
}

现在这个函数可以这样使用：

int main()
{
    int arr[5];
    int arr_2[5];
    constexpr bool b1 = check(arr + 1, arr, arr + 3);    // ok
    constexpr bool b2 = check(arr_2 + 1, arr, arr + 3);  // error
}

这是demo。

这显然只有在编译时知道指针值时才有效。在运行时，没有有效的方法来执行此检查。

Answer 2

指针的解决方案是使用<functional>中定义的比较对象，如less/less_equal等

来自c++17标准的§20.8.5/8¹：

对于模板greater、less、greater_equal和less_equal，任何指针类型的特化都会产生一个总顺序，即使内置运算符<、> , <=, >= 不要。

所以指针的解决方案是：

template<typename T>
bool check(T *p, T *a, T *b)
{
    return std::less_equal<T*>{}(a,p) && std::less<T*>{}(p,b);
}

这是一个使用指针的working example。

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迭代器没有这么严格的保证；但是这可以在c++20 中解决，因为它提供了std::to_address，可以将可指向对象转换为指针。但是请注意，为了比较而执行此操作的行为仅对连续迭代器进行了很好的定义。

由于我们知道 std::vector 迭代器覆盖了一个连续的范围，我们可以使用它来检索底层指针（注意： not 取消引用它，因为这将是未定义的行为用于过去的指针）。

所以对于std::vector<T>::iterator，解决方案可能如下所示：

template <typename T>
bool check(const std::vector<T>::const_iterator p, std;:vector<T>::const_iterator a, std::vector<T>::const_iterator b)
{
    // Delegate to the pointer check version defined above, for brevity
    return check(std::to_address(p), std::to_address(a), std::to_address(b));
}

这是一个使用迭代器的working example。

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¹同样的注释一直存在到c++11，在§23.14.7/2下，措辞相似。

Answer 3

如果我理解正确，您想检查向量迭代器是否位于其他两个向量迭代器之间。

然后您可以使用std::distance 来计算vector.begin 与a、p 与b 之间的距离，然后简单地比较您从distance 返回值得到的迭代器。

Answer 4

来自 C++17 的std::distance(first, last) 可以同时用于两者，但如果无法从first 访问last（例如不同的范围或无效的迭代器），则结果未定义