STL 有序容器如何知道它们的结束？答案

【问题标题】：How STL ordered containers know their end?STL 有序容器如何知道它们的结束？
【发布时间】：2016-02-12 19:26:28
【问题描述】：

我知道该标准并未规定 STL 容器必须以何种方式实现，而是为每个容器规定了一组要求。

然而，众所周知，STL 有序容器通常实现为red–black trees。

您可以使用 std::set 或 std::map 各自的迭代器来迭代它们的元素，或者从 C++11 开始使用范围循环。

然而，令我困惑的是，STL 中的有序容器如何“知道” 它的“结束”。或者换一种说法，因为它们被实现为树，容器的末端是如何实现的或可能是实施了吗？

我知道标准规定了§23.2.1/c 一般容器要求（Emphasis Mine）：

begin() 返回一个迭代器，指向第一个元素容器。 end() 返回一个迭代器，它是过去的值对于容器。如果容器是空的，那么 begin() == end();

好的，对于连续容器来说，这很容易，但是如何为树实现这种“过去的”？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

我刚刚检查了 Visual Studio 2013 STL 中 map 容器的实现，下面是 end 的实现方式。构造map时，分配RB树的头元素，并声明该元素为容器的末端。

当您通过有效的迭代器遍历容器时，operator++ 和 operator-- 只需跳过 head 元素。当你到达树的最后一个元素并增加一个迭代器时，它会向上爬（寻找右子树）并最终到达树的头部，即end。

【讨论】：

【解决方案2】：

所有像这样的“类似列表”的容器都需要有某种哨兵节点作为结束，因为用户可以得到end()，在容器中插入一些东西，递减迭代器，递减的@987654322 @ 必须指向那个插入的元素。我的理解是有的实现会为此动态分配，有的会把动态的哨兵节点放到容器本身里面。

【讨论】：

我无法在标准中找到暗示 std::map::end() 或 std::set::end() 必须返回可递减迭代器的位置。你所说的对于basic_string、array、deque、list 和vector 是正确的，但是 OP 询问了set 和 map。
@АндрейБеньковский: N4527 23.2.1 [container.requirements.general]/12：除非另有说明，否则 [...] 调用容器成员函数 [...] 不应使迭代器无效，或更改该容器内对象的值。 -- 并且 map::insert 没有明确说明。 23.2.4 [associative.reqmts]/9：insert 和 emplace 成员不应影响迭代器和对容器的引用的有效性，而擦除成员应仅使迭代器和对被擦除元素的引用无效。
@АндрейБеньковский：特别是，对于basic_string、deque 或 vector，它不为真——在这些情况下，如果重新分配由插入迭代器和引用无效。而且你不能插入array，所以这在这里并不重要。