对于向量，为什么更喜欢迭代器而不是指针？

Question

在 Herb Sutter 的 When Is a Container Not a Container? 中，他展示了一个将指针放入容器的示例：

  // Example 1: Is this code valid? safe? good?
  //
  vector<char> v;

  // ...

  char* p = &v[0];

  // ... do something with *p ...

然后进行“改进”：

  // Example 1(b): An improvement
  //               (when it's possible)
  //
  vector<char> v;

  // ...

  vector<char>::iterator i = v.begin();

  // ... do something with *i ...

但并没有真正提供令人信服的论据：

一般来说，更喜欢使用迭代器并不是一个糟糕的指导方针 当您想要指向位于 a 中的对象时，指针 容器。毕竟，迭代器在几乎相同的情况下失效 时间和与指针相同的方式，以及迭代器的原因之一 存在是提供一种“指向”包含对象的方法。所以，如果你 有一个选择，更喜欢在容器中使用迭代器。

不幸的是，迭代器无法始终获得相同的效果 您可以使用指向容器的指针。主要有两个 迭代器方法的潜在缺点，当任何一个适用时，我们 不得不继续使用指针：

1. 在可以使用指针的地方，您不能总是方便地使用迭代器。 （见下面的例子。）

2. 在迭代器是一个对象而不仅仅是一个秃头的情况下，使用迭代器可能会产生额外的空间和性能开销 指针。

在向量的情况下，迭代器只是一个 RandomAccessIterator。出于所有意图和目的，这是对指针的薄包装。一种实现甚至承认这一点：

   // This iterator adapter is 'normal' in the sense that it does not
   // change the semantics of any of the operators of its iterator
   // parameter.  Its primary purpose is to convert an iterator that is
   // not a class, e.g. a pointer, into an iterator that is a class.
   // The _Container parameter exists solely so that different containers
   // using this template can instantiate different types, even if the
   // _Iterator parameter is the same.

此外，该实现存储_Iterator 类型的成员值，即pointer 或T*。换句话说，只是一个指针。此外，这种类型的difference_type 是std::ptrdiff_t，定义的操作只是简单的包装（即operator++ 是++_pointer，operator* 是*_pointer）等等。

按照 Sutter 的论点，这个迭代器类对指针没有任何好处，只有缺点。我说的对吗？

Answer 1

对于向量，在非泛型代码中，您基本上是正确的。

好处是您可以将 RandomAccessIterator 传递给一大堆算法，无论迭代器迭代什么容器，无论该容器是否具有连续存储（以及指针迭代器）。这是一个抽象。

（除其他外，这种抽象允许实现将基本指针实现换成更性感的东西，例如用于调试的范围检查迭代器。）

通常认为使用迭代器是一个好习惯，除非你真的不能。毕竟，习惯会产生一致性，而一致性会带来可维护性。

迭代器也以指针没有的方式自我记录。 int* 指向什么？不知道。 std::vector<int>::iterator 指向什么？啊哈……

最后，它们提供了一种类型安全的衡量标准——尽管这样的迭代器可能只是指针的薄包装，但它们不必是指针：如果迭代器是不同的类型而不是类型别名，那么您就不会意外地将迭代器传递到您不希望它去的地方，或者意外地将其设置为“NULL”。

我同意 Sutter 的论点与他的大多数其他论点一样有说服力，即不是非常。

Answer 2

你不能总是方便地在可以使用指针的地方使用迭代器

那是不是的缺点之一。有时将指针传递到您真的不希望它们去的地方太“方便”了。拥有单独的类型有助于验证参数。

一些早期的实现将T* 用于vector::iterator，但它会导致各种问题，例如人们不小心将不相关的指针传递给vector 成员函数。或者将 NULL 分配给迭代器。

在迭代器是一个对象而不仅仅是一个光秃秃的指针的情况下，使用迭代器可能会产生额外的空间和性能开销。

这是在 1999 年编写的，当时我们还认为 <algorithm> 中的代码应该针对不同的容器类型进行优化。不久之后，每个人都惊讶地发现编译器自己解决了这个问题。使用迭代器的通用算法工作得很好！

对于 std::vector，使用迭代器代替指针绝对没有时间开销。您发现迭代器类只是指针的薄包装器。编译器也会看到这一点，并生成等效代码。

Answer 3

选择迭代器而不是指针的一个现实原因是，它们可以在调试版本中实现为checked iterators，并帮助您及早发现一些令人讨厌的问题。即：

vector<int>::iterator it; // uninitialized iterator
it++;

或

for (it = vec1.begin(); it != vec2.end(); ++it) // different containers