operator++ в std::istream_iterator не итерируется по итератору

Question

Изучаю итератор std::istream_iterator. Я пытаюсь проитерироваться по нему. Подскажите, пожалуйста, почему следующий код не работает как ожидается?

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <iterator>
int main()
{
    std::istringstream str("0.1 0.2 0.3 0.4");
    std::istream_iterator<double> iter(str);
    int n = std::distance(iter, std::istream_iterator<double>());
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        std::cout << *iter << std::endl;
        ++iter;
    }
}

Как результат, выводится первый элемент 4 раза:

0.1
0.1
0.1
0.1

Но ведь, в 11-ой строчке кода я уже это сделал ++iter; ... — Chudvan, Mar 20 '20 at 07:39

Andrej Levkovitch · Accepted Answer · 2020-03-20T07:54:05.477

5

Все давольно просто: давайте немного модифицируем ваш пример

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <iterator>
int main()
{
    std::istringstream str("0.1 0.2 0.3 0.4");
    std::istream_iterator<double> iter(str);

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        std::cout << *iter << std::endl;
        ++iter;
    }
}

Я убрал distance и в цикле выставил константное значение. Что мы видим в output:

0.1
0.2
0.3
0.4

Это явно означает то, что distance изменяет наш итератор! Но distance должна копировать его, как так получилось? Дело в том, что конструктор копирования istream_iterator тривиален а значит при изменении копии у нас будет "как бы меняться" оригинал. Это связано с тем, что этот итератор завязан именно на stream, а в них вы не можете хранить состояние.

edited Mar 20 '20 at 07:54

answered Mar 20 '20 at 07:47

Andrej Levkovitch

8,057

Спасибо за подробный ответ! А как же тогда узнать количество элементов для std::istream_iterator, не используя std::distance ? – Chudvan Mar 20 '20 at 08:05
@Chudvan по-моему никак. Можете задать по этому поводу отдельный вопрос, может есть такая возможноть. Хотя, например, в данном конкретном случае, вы можете создать два итератора: один для определения дистанции, другой для обхода. Но стоит заменить стоку на поток ввода - и это работать не будет – Andrej Levkovitch Mar 20 '20 at 08:09
Причина не в том, что istream_iterator тривиален, а в том, что при копировании, происходит связывание с копируемым итератором через хранимый указатель, а именно, указатель инициализируется адресом этого итератора, а не с его указателем. – AR Hovsepyan Mar 20 '20 at 08:32
@ARHovsepyan я не знаю как происходит копирование этого объекта, но в документации вполне четко сказано, что конструктор копирования может быть (читай "является") тривиальным - достаточно знать это, чтобы понять в чем проблема. К тому же (учитывая что даже согласно документации тривиальность конструктора копирования istream_iterator не является обязательной) реализация для разных компиляторов может отличаться – Andrej Levkovitch Mar 20 '20 at 08:45
все это верно, но не в этом причина того, что "distance изменяет наш итератор" – AR Hovsepyan Mar 20 '20 at 10:43
@ARHovsepyan поэтому я и написал: "как бы меняться" - двойные кавычки и "как бы" должны ясно дать понять, что это не так, хотя выглядит похожим на это – Andrej Levkovitch Mar 20 '20 at 10:52
Причём здесь вообще тривиальность копирующего конструктора? – αλεχολυτ Mar 21 '20 at 18:08

score 1 · Answer 2 · answered Mar 21 '20 at 17:50

Проблема в том, что std::istream_iterator является итератором ввода (input iterator). Это значит, что с помощью такого итератора можно читать, но перемещаться только вперёд и только однократно:

read

increment (without multiple passes)

Этот первый проход происходит при вызове std::distance, но так как итератор передаётся по значению (т.е. копируется при вызове функции), то первое значение 0.1 кешируется в исходном итераторе и выводится на первой итерации цикла при *iter. Последующий инкремент ++iter приводит к тому, что итератор начинает указывать на end-of-stream, т.е. за конец последовательности (тот самый, на который указывает итератор, созданный конструктором по умолчанию std::istream_iterator<double>()), и следовательно вторая и последующие итерации цикла приводят к неопределённому поведению (UB). В вашем случае это вырождается в четырёхкратный вывод 0.1, но вполне может привести и к ошибке сегментирования.

Если нужно по итератору ввода посчитать количество элементов и не потерять возможность чтения данных, то считать элементы нужно одновременно с их чтением. Например:

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <iterator>
int main()
{
    std::istringstream str("0.1 0.2 0.3 0.4");
    int n = 0;
    std::istream_iterator<double> iter(str);
    std::istream_iterator<double> eos;
    while (iter != eos) {
        std::cout << *iter << std::endl;
        ++iter;
        ++n;
    }
    std::cout << "size=" << n << "\n";
}

operator++ в std::istream_iterator не итерируется по итератору

2 Answers2