为什么 std::copy_n 不增加输入迭代器 n 次？

Question

我希望下面的 buf_iter 指向字符 n 字符在它开始的点之后。相反，它指向最后一个读取的字符。为什么是这样？即，如果我在 copy_n 之前和之后执行 in_stream.tellg()，它们的区别不是 n，而是 (n-1)。如果我用in_stream.read 读取n 字符，那么该位置将提高n。

std::istreambuf_iterator<char> buf_iter(in_stream);
std::copy_n(buf_iter, n, sym.begin());

我查看了实现，它显然是故意这样做的，跳过了最后的增量。

另一篇帖子here 提到当从迭代器连接到cin 时递增它会导致读取次数过多，因为读取是在operator++() 上完成的。这听起来像是cin 的问题——为什么没有在operator*() 上完成读取？

标准是否在任何地方指定了这一点？我看到的文档没有提到 from 迭代器会发生什么，而且我看到了两个不同的页面，它们提供了执行每种行为的“可能的正确实现”：

At cppreference we have:

template< class InputIt, class Size, class OutputIt>
OutputIt copy_n(InputIt first, Size count, OutputIt result)
{
    if (count > 0) {
        *result++ = *first;
        for (Size i = 1; i < count; ++i) {
            *result++ = *++first;
        }
    }
    return result;
}

while at cplusplus.com we have:

template<class InputIterator, class Size, class OutputIterator>
  OutputIterator copy_n (InputIterator first, Size n, OutputIterator result)
{
  while (n>0) {
    *result = *first;
    ++result; ++first;
    --n;
  }
  return result;
}

两者都不读取并在结果中产生相同的内容。但是，第一个只会将“第一个”迭代器增加n-1 次，而第二个会将它增加n 次。

什么给了？如何编写可移植代码？我可以使用tellg，然后使用seekg，但我还不如手动循环（啊！）。

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请注意，我不是在调用copy_n 后尝试从迭代器中读取，而是在调用copy_n 后从底层流中读取，问题是copy_n 指向短字节在我预期的地方。现在我要使用有点可怕但显然是便携的：

auto pos = in_stream.tellg();
std::istreambuf_iterator<char> buf_iter(in_stream);
std::copy_n(buf_iter, cl, sym.begin());

in_stream.seekg(pos + cl);

uint64_t foo;
in_stream.read(reinterpret_cast<char *>(&foo), 8);

顺便说一句，如果不清楚，我会尽量避免将数据复制到缓冲区中，然后再复制到字符串sym。

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@DaveS：离开我的具体问题，这里有一个简单的程序，由于输入迭代器最后一次没有递增，所以它没有输出我所期望的：

#include <algorithm>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>

int main(int argc, const char * argv[])
{
    std::ifstream in("numbers.txt");

    std::istreambuf_iterator<char> in_iter(in);
    std::ostreambuf_iterator<char> out_iter(std::cout);

    std::copy_n(in_iter, 3, out_iter);
    std::cout << std::endl;

    std::copy_n(in_iter, 3, out_iter);
    std::cout << std::endl;

    std::copy_n(in_iter, 3, out_iter);
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输入文件就是"0123456789\n"

我明白了：

012
234
456

由于istreambuf_iterator::operator++() 的副作用，如果实现copy_n 以增加输入迭代器n 倍，这将给出不同的结果。

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@aschepler：需要捕获本地参数，但我会用它：

 std::generate_n(sym.begin(), cl, [&in_stream](){ return in_stream.get(); });

Answer 1

许多std::copy_n 实现增加n-1 倍的原因是由于与istream_iterator 的交互，以及它通常是如何实现的。

例如，如果您有一个包含整数的输入文件

std::vector<int> buffer(2);
std::istream_iterator<int> itr(stream); // Assume that stream is an ifstream of the file
std::copy_n(itr, 2, buffer.begin());

因为 istream_iterator 被指定为在递增时读取（以及在构造或第一次取消引用时），如果 std::copy_n 将输入迭代器递增 2 次，您实际上会从文件中读取 3 个值。当copy_n 中的本地迭代器超出范围时，第三个值将被丢弃。

istreambuf_iterator 没有相同的交互，因为它实际上并没有像大多数istream_iterators 那样将值从流中复制到本地副本中，但是copy_n 仍然以这种方式运行。

编辑：如果 copy-N 增加 N 次则丢失数据的示例（cplusplus.com 描述，这似乎不正确）。请注意，这实际上仅适用于 istream_iterators 或其他在增量时读取和删除其基础数据的迭代器。

std::istream_iterator<int> itr(stream); // Reads 1st value

while(n > 0) // N = 2 loop start 
{       
 *result = *first;
 ++result; ++first; // Reads 2nd value
 --n; // N: 1
 // N = 1 loop start
 *result = *first;
 ++result; ++first; // Reads 3rd value
 --n; // N :0
 // Loop exit
}
return result;

Answer 2

n3797 [algorithms.general]/12

在算法的描述中，运算符+ 和- 用于一些不需要定义的迭代器类别。在这些情况下，a+n 的语义与

X tmp = a;
advance(tmp, n);
return tmp;

而b-a的和@的一样

return distance(a, b);

[alg.modifying.operations]

template<class InputIterator, class Size, class OutputIterator>
OutputIterator copy_n(InputIterator first, Size n,
                      OutputIterator result);

⁵效果：对每个非负整数i ，执行*(result + i) = *(first + i)。

⁶返回： result + n.

⁷复杂性： 完全是n 分配。

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我不确定这对于 InputIterators 是否格式正确（没有多通道），因为它不会修改原始迭代器，但总是推进原始迭代器的副本。好像也没有效率。

[input.iterators]/表 107 - 输入迭代器要求（除了 Iterator）

表达式：++r
返回类型：X&
pre: r 是可解引用的。
帖子：r 是可取消引用的，或者 r 是过去的。
post: 之前的 r 值的任何副本都不再需要 可取消引用或位于== 的域中。

据我所知，a in

X tmp = a;
advance(tmp, n);
return tmp;

因此不再需要是可递增的。

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相关缺陷报告：LWG 2173

Answer 3

源迭代器不被引用。因此，它的副本增加了 n 次，但参数保持不变。

10 次中有 9 次，这就是你想要的。

就在 InputIterators 上增加的副作用而言，我认为正式地，输入迭代器应在每次读取时“增加”（重复读取而不增加 not 会产生相同的值） .因此，只需将增量设为无操作即可。