РУКОВОДСТВО ПО СТАНДАРТНОЙ БИБЛИОТЕКЕ ШАБЛОНОВ (STL)

Менг Ли

Итератор j называется доступным (reachable) из итератора i, если и только если имеется конечная последовательность применений operator++ к i, которая делает i==j. Если i и j относятся к одному и тому же контейнеру, тогда или j доступен из i, или i доступен из j, или оба доступны (i==j).

Большинство алгоритмических шаблонов библиотеки, которые работают со структурами данных, имеют интерфейсы, которые используют диапазоны. Диапазон - это пара итераторов, которые указывают начало и конец вычисления. Интервал [i,i) - пустой диапазон; вообще, диапазон [i,j) относится к элементам в структуре данных, начиная с элемента, указываемого i, и до элемента, но не включая его, указываемого j. Диапазон [i,j) допустим, если и только если j доступен из i. Результат применения алгоритмов библиотеки к недопустимым диапазонам не определён.

Все категории итераторов требуют только те функции, которые осуществимы для данной категории со сложностью постоянного времени (амортизированные).

Поэтому таблицы требований для итераторов не имеют столбца сложности.

В следующих разделах мы принимаем: a и b - значения X, n - значение типа расстояния Distance, u, tmp и m - идентификаторы, r и s - леводопустимые (lvalues) значения X, t - значение значимого типа T.

Итераторы ввода (Input iterators)

Класс или встроенный тип X удовлетворяет требованиям итератора ввода для значимого типа T, если справедливы следующие выражения:

Таблица 2. Требования итератора ввода

выражение	возвращаемый тип	семантика исполнения	утверждение/примечание состояние до/после
X(a)	–	–	X(a) - копия a. примечание: предполагается деструктор.
X u(a); X u = a;	–	–	после: u - копия a.
u = a	X&	–	после: u - копия a.
a == b	обратимый в bool	–	если a - копия b, тогда a == b возвращает true. == - это отношение эквивалентности в области действия ==.
a!= b	обратимый в bool	!(a == b)	–
*a	обратимый в T	–	до: a - разыменовываемое. если a - копия b, то *a эквивалентно *b.
++r	X&	–	до: r - разыменовываемое. после: r - разыменовываемое или r - законечное.
void r++	void	void ++r	–
*r++	Т	{X tmp = r; ++r; return tmp;}	–

ПРИМЕЧАНИЕ. Для итераторов ввода нет никаких требований на тип или значение r++ кроме требования, чтобы *r++ работал соответственным образом. В частности, r == s не подразумевает, что ++r == ++s. (Равенство не гарантирует свойство замены или ссылочной прозрачности.) Что касается ++r, то нет больше никаких требований на значения любых копий r за исключением того, что они могут быть безопасно уничтожены или присвоены. После выполнения ++r не требуется, чтобы были копии (предыдущего) r в области ==. Алгоритмы с итераторами ввода никогда не должны пытаться проходить через тот же самый итератор дважды. Они должны быть однопроходными (single pass) алгоритмами. Не требуется, чтобы значимый тип T был леводопустимым типом (lvalue type). Эти алгоритмы могут использоваться с входными потоками как источниками входных данных через класс istream_iterator.

Итераторы вывода (Output iterators)

Класс или встроенный тип X удовлетворяет требованиям итератора вывода, если справедливы следующие выражения:

Таблица 3. Требования итератора вывода

выражение	возвращаемый тип	семантика исполнения	утверждение/примечание состояние до/после
X(a)	–	–	*a = t эквивалентно *X(a) = t. примечание: предполагается деструктор.
X u(a); X u = a;	–	–	–
*a = t	результат не используется	–	–
++r	X&	–	–
r++	Х или Х&	–	–

ПРИМЕЧАНИЕ. Единственное допустимое использование operator* - на левой стороне выражения присваивания. Присваивание

через то же самое значение итератора происходит только однажды. Алгоритмы с итераторами вывода никогда не должны пытаться проходить через тот же самый итератор дважды. Они должны быть однопроходными (single pass) алгоритмами. Равенство и неравенство не обязательно определены. Алгоритмы, которые берут итераторы вывода, могут использоваться с выходными потоками для помещения в них данных через класс ostream_iterator, также как с итераторами вставки и вставляющими указателями. В частности, следующие два условия должны соблюдаться: во-первых, через любое значение итератора должно выполняться присваивание до его увеличения (то есть, для итератора вывода i недопустима последовательность кода i++; i++;); во-вторых, любое значение итератора вывода может иметь только одну активную копию в любое данное время (например, недопустима последовательность кода i = j; *++i = a; *j = b;).

Последовательные итераторы (Forward iterators)

Класс или встроенный тип X удовлетворяет требованиям последовательного итератора, если справедливы следующие выражения:

Таблица 4. Требования последовательного итератора 

выражение	возвращаемый тип	семантика исполнения	утверждение/примечание состояние до/после
X u;	–	–	примечание: u может иметь исключительное значение. примечание: предполагается деструктор.
X	–	–	примечание: X может быть исключительным.
X(a);	–	–	a == X(a)
X u(a); X u = a;	–	X u; u = a;	после: u == a.
a == b	обратимый в bool	–	== - это отношение эквивалентности.
a!= b	обратимый в bool	!(a == b)	–
r = a	X&	–	после: r == a.
*a	обратимый в T	–	до: a - разыменовываемое. a==b подразумевает *a==*b. Если X - модифицируемый, то *a = t - допустимо.
++r	X&	–	до: r - разыменовываемое. после: r - разыменовываемое или r - законечное. r == s и r - разыменовываемое подразумевает ++r==++s. &r==&++r.
r++	X	{X tmp = r; ++ r; return tmp;}	–

ПРИМЕЧАНИЕ. Тот факт, что r == s подразумевает ++r == ++s (что неверно для итераторов ввода и вывода) и что удалено ограничение на число присваиваний через итератор (которое применяется к итераторам вывода), позволяет использование многопроходных однонаправленных алгоритмов с последовательными итераторами.

Двунаправленные итераторы (Bidirectional iterators)

Класс или встроенный тип X удовлетворяет требованиям двунаправленного итератора, если к таблице, которая определяет последовательные итераторы, мы добавим следующие строки:

Таблица 5. Требования двунаправленного итератора (в дополнение к последовательному итератору)

выражение	возвращаемый тип	семантика исполнения	утверждение/примечание состояние до/после
– -r	X&	–	до: существует s такое, что r==++s. после: s - разыменовываемое. – -(++r)==r. – -r==--s подразумевает r==s.&r==&--r.
r--	X	{X tmp = r; -– r; return tmp;}	–

ПРИМЕЧАНИЕ. Двунаправленные итераторы позволяют алгоритмам перемещать итераторы назад так же, как вперёд.

Итераторы произвольного доступа (Random access iterators)

Класс или встроенный тип X удовлетворяет требованиям итераторов произвольного доступа, если к таблице, которая определяет двунаправленные итераторы, мы добавим следующие строки:

Таблица 6: Требования итератора произвольного доступа (в дополнение к двунаправленному итератору)