为啥 std::fill 使用 ForwardIterator，而不是 OutputIterator？

Posted 2023-02-22

【中文标题】为啥 std::fill 使用 ForwardIterator，而不是 OutputIterator？

【英文标题】：Why does std::fill use ForwardIterator, not OutputIterator?为什么 std::fill 使用 ForwardIterator，而不是 OutputIterator？

【发布时间】：2017-04-19 23:43:21

【问题描述】：

（此问题与Why does std::max_element require a ForwardIterator? 具有相同的“问题模板”，但答案必须不同，因为std::fill 不会将迭代器返回到输出序列中。）

std::fill 被定义为仅在输出范围由一对 ForwardIterators 给出时才起作用。然而，表面上相似的std::fill_n 可以很好地与 OutputIterator 配合使用。

算法肯定很简单

template<class OutIt, class T>
void fill(OutIt first, OutIt last, T value)

    while (first != last) 
        *first = value;
        ++first;
    

这个算法需要 ForwardIterator 怎么样？我错过了什么？

【参考方案1】：

输出迭代器不可比较。没有为输出迭代器定义 == 和 != 运算符。

你需要一个前向迭代器，因为它

满足输入迭代器的要求

支持EqualityComparable。

使用输出迭代器，std::fill 无法将 first 与 last 进行比较：

while (first != last) 

不支持，用于输出迭代器。

std::fill_n 避免了这种比较，它只是使用计数器写入迭代器，所以它只需要一个输出迭代器。

【讨论】：

哦，这是关于平等可比性的。恕我直言，不幸的是，当前的标准概念将“平等可比”的概念和“输入可迭代”的概念联系在一起——我认为有类似 class SentineledOstreamIterator 的东西是可比较的 o1 == o2 和可分配*o1 = v，但您仍然不被允许从中读取v = *o1。但是好吧，有了当前的概念层次结构，我明白为什么 OutputIterator 没有受到足够的约束。

@Quuxplusone 通用输出迭代器具有可比性是没有意义的；例如想象一下，如果输出迭代器正在输出到连接到终端的ofstream。比较其中两个是什么意思？

我想比较一般的 istream 迭代器也没有意义，尽管按顺序与单数迭代器（表示文件结束或错误）进行比较是有用的读取流的剩余部分；而对于输出，没有“写到文件结束”之类的东西

@M.M（第二条评论）：完全正确！ 通常输入和输出迭代器不可比较，但有时可以。例如，ostream_iterator::operator== 的语义可能类似于istream_iterator::operator==，即在底层流上返回(!x.ready() && !y.ready()) || (&x == &y)。当然，这主要适用于想要“写入相同字节直到出现磁盘错误或文件系统已满”的程序，这可能是一种不常见的情况。 ;)

【参考方案2】：

OutputIterator 没有“范围”的概念。因此，您必须提供重复计数。使用ForwardIterator，您可以处理一系列元素。

这些是语义不同的东西。 fill_n 用于从提供的迭代器开始添加一些元素。 fill 用于更改元素范围。

以插入器（例如back_inserter）为例。你可以插入比容器中更多的元素，所以last 甚至没有意义。

OutputIterator 为您提供了一个可以放入对象的地方。 ForwardIterator 对象必须存在。

来自cppreference：

带有输出迭代器的 operator* 唯一有效的用法是在赋值的左侧：operator* 可能返回一个代理对象，该对象定义了一个成员 operator=（可能是一个模板）

这意味着您基本上无法从中读取，这与ForwardIterator相反：

ForwardIterator 是一个可以从指向的元素中读取数据的迭代器。

【讨论】：

我认为您的编辑实际上将这个答案从“好”变为“更差”。 std::fill 不会尝试从其迭代器参数中读取；它确实仅在作业的左侧使用*x。因此，引入这个事实会激发我的问题，但它无助于回答它。

是否可以引用另一句话来对比 ForwardIterator 必须 可读以提供帮助？我知道fill 不读取元素，但这没关系。它旨在处理一系列元素。我不确定您是否不了解迭代器类型之间的区别，或者不了解使您提议的实现无法实现的技术性。我针对前者。后者在另一个答案中进行了解释。也许这个将来对其他人有用。