Guru of the Week 条款18：Iterators（迭代子）

GotW #18 Iterators

著者：Herb Sutter

翻译：K ][ N G of @rk™

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Revision 1.0

 

Guru of the Week 条款18：Iterators（迭代子）

 

难度：7 / 10

 

（每一个使用标准程序库的程序员都必须注意如下这些常见或罕见的iterator错误。你能从中找出多少错误？）

 

[问题]

如下的程序包含至少4个与iterator有关的问题。你能找出多少个？

    int main( int, char*[] ) {       vector<Date> e;       copy( istream_iterator<Date>( cin ),             istream_iterator<Date>(),             back_inserter( e ) );       vector<Date>::iterator first =             find( e.begin(), e.end(), "01/01/95" );       vector<Date>::iterator last =             find( e.begin(), e.end(), "12/31/95" );       *last = "12/30/95";       copy( first, last, ostream_iterator<Date>( cout, "/n" ) );       e.insert( --e.end(), TodaysDate() );       copy( first, last, ostream_iterator<Date>( cout, "/n" ) );     }

 

[解答]

 

如下的程序包含至少4个与iterator有关的问题。你能找出多少个？

    int main( int, char*[] ) {       vector<Date> e;       copy( istream_iterator<Date>( cin ),             istream_iterator<Date>(),             back_inserter( e ) );

到目前为止程序还算不赖。Date class的编写者以signature operator>>(istream&,Date&)提供了一个extractor function，istream_iterator<Date>使它从cin stream读取Date值。copy算法只是把读到的Date信息放入vector。

      vector<Date>::iterator first =             find( e.begin(), e.end(), "01/01/95" );       vector<Date>::iterator last =             find( e.begin(), e.end(), "12/31/95" );        *last = "12/30/95";

错误：这可能是非法的，因为’last’有可能是e.end()，而此时其是一个不可被施行提领操作的（dereferenceable）iterator。

如果没有找到指定的值，find算法就会返回其第二个引数（argument）（即范围内最末端的iterator）。在这里，如果”12/31/95”并不在e之中，那么’last’将等于e.end()，其指向container中最末端的下一个位置，并不是一个有效的iterator。

      copy( first, last,             ostream_iterator<Date>( cout, "/n" ) );

错误：这可能是非法的，因为’first’有可能位于’last’之后。

如果在e中不能找到”01/01/95”而能够找到”12/31/95”，那么此时iterator ‘last’将指向集合中先于「iterator ‘first’所指位置（在这里即是末端之后的那个位置）」的某个位置（即等于”12/31/95”的那个Date对象）。然而，copy算法要求’first’必须指向同一集合中先于’last’的位置——这既是说，[first,last ]必须是一个有效范围。

除非你使用一个支持这类检查的标准程序库，否则上述情况的发生将导致在copy算法执行期或执行之后产生core dump，且很难对此进行诊断。

      e.insert( --e.end(), TodaysDate() );

错误：表达式”--e.end()”是非法的。

其原因即便是有些隐讳，也是很简单的：vector<Date>::iterator只是一个Date*，这不允许你修改内建型别的临时对象。例如，下面这样一段平常的代码也是非法的：

      Date* f();    // 该函数返回Date*       p = --f();    // 错误；"f() - 1"才是可行的

幸运的是，可以写出如下（稍微）正确一点的代码且不损失任何效率：

      e.insert( e.end() - 1, TodaysDate() );

错误：其实这里也还是有其它错误——如果e是空的，那么e.end()-1就不是一个有效的iterator了。

      copy( first, last,             ostream_iterator<Date>( cout, "/n" ) );     }

错误：’first’和’last’此时有可能不再是有效的iterators。

vector是在所谓”chunks”中增长的，这样每次你向其中插入的时候，vector都不必重新分配缓冲区。然而，vector有时还是会被填满，此时再对其进行添加便会引发重新分配。这里，插入操作完成后，vector可能增长也可能不增长。如果增长了，那便会使我们现存的iterators失效，于是接下来的copy将会导致一个很难诊断的core dump。

 

[小结]

在使用iterator时，注意如下四个主要问题：

1．  有效的值：可以对iterator施行提领操作（dereferenceable）吗？例如，”*e.end()”总是一个逻辑错误。

2．  有效的生存期：iterator在被使用的时候仍是有效的吗？我们得到它时，它是否已经由于某些操作的施行而成为无效的了？

3．  有效的范围：一对iterators能形成一个合法的范围吗？’first’确实位于’last’之前或等于’last’吗？这对iterator确实指向同一个container内部吗？

4．  非法的内建操纵。例如上述的”--e.end()”，它企图修改一个内建型别的临时对象（幸运的是，编译器会替你注意并发现这个问题；而且对于class型别的iterators，程序库的编写者经常会出于语法便利的考虑而允许这类情况出现）。

（完）