最終更新日時: 2025年07月09日 00時33分39秒 (JST)
Akira Takahashi が更新

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concept
<iterator>

# std::random_access_iterator(C++20)

    namespace std {
      template<class I>
      concept random_access_iterator =
        bidirectional_iterator<I> &&
        derived_from<ITER_CONCEPT(I), random_access_iterator_tag> &&
        totally_ordered<I> &&
        sized_sentinel_for<I, I> &&
        requires(I i, const I j, const iter_difference_t<I> n) {
          { i += n } -> same_as<I&>;
          { j +  n } -> same_as<I>;
          { n +  j } -> same_as<I>;
          { i -= n } -> same_as<I&>;
          { j -  n } -> same_as<I>;
          {  j[n]  } -> same_as<iter_reference_t<I>>;
        };
    }

## 概要

`random_access_iterator`は、イテレータ型`I`がランダムアクセスイテレータであることを表すコンセプトである。

`random_access_iterator`となるイテレータは、双方向イテレータであり、`+= + -= -`による定数時間での進行と、`-`による定数時間での距離の計算が可能である。

## モデル

`iter_difference_t<I>`の示す型`D`、`D`の値`n`、型`I`の有効なイテレータ`a`と`++a`を`n`回適用したイテレータ`b`について次の条件を満たす場合に限って、型`I`は`random_access_iterator`のモデルである。

- `(a += n)`は`b`と等値（equal）
- `addressof(a += n)`は`addressof(a)`と等値
  - `+=`は`*this`を返す
- `(a + n)`は`(a += n)`と等値
- `D`の2つの正の値`x, y`について`(a + D(x + y))`が有効ならば、`(a + D(x + y))`は`((a + x) + y)`と等値
  - 結合則
- `(a + D(0))`は`a`と等値
- `(a + D(n - 1))`が有効ならば、`(a + n)`は`[](I c){ return ++c; }(a + D(n - 1))`と等値
- `(b += D(-n))`は`a`と等値
- `(b -= n)`は`a`と等値
- `addressof(b -= n)`は`addressof(b)`と等値
  - `-=`は`*this`を返す
- `(b - n)`は`(b -= n)`と等値
- `b`が間接参照可能ならば、`a[n]`は有効であり`*b`と等値
- `bool(a <= b) == true`

## 例

    #include <iostream>
    #include <concepts>
    #include <iterator>
    #include <vector>
    #include <forward_list>
    #include <list>

    template<std::random_access_iterator I>
    void f(const char* name) {
      std::cout << name << " is random_access_iterator" << std::endl;
    }

    template<typename I>
    void f(const char* name) {
      std::cout << name << " is not random_access_iterator" << std::endl;
    }

    struct sample_random_access_iterator {
      friend auto operator++(sample_random_access_iterator&) -> sample_random_access_iterator&;
      friend auto operator++(sample_random_access_iterator&, int) -> sample_random_access_iterator;

      friend auto operator--(sample_random_access_iterator&) -> sample_random_access_iterator&;
      friend auto operator--(sample_random_access_iterator&, int) -> sample_random_access_iterator;

      friend auto operator+(const sample_random_access_iterator&, int) -> sample_random_access_iterator;
      friend auto operator+(int, const sample_random_access_iterator&) -> sample_random_access_iterator;
      friend auto operator+=(sample_random_access_iterator&, int) -> sample_random_access_iterator&;
      friend auto operator-(const sample_random_access_iterator&, int) -> sample_random_access_iterator;
      friend auto operator-=(sample_random_access_iterator&, int) -> sample_random_access_iterator&;

      friend auto operator-(const sample_random_access_iterator&, const sample_random_access_iterator&) -> int;

      friend auto operator*(const sample_random_access_iterator&) -> int&;
      auto operator[](int) const -> int&;

      friend std::strong_ordering operator<=>(const sample_random_access_iterator&, const sample_random_access_iterator&);
      friend bool operator==(const sample_random_access_iterator&, const sample_random_access_iterator&);

      using difference_type = int;
      using value_type = int;
      using iterator_category = std::random_access_iterator_tag;
    };

    int main() {
      f<int*>("int*");
      f<const int*>("const int*");
      f<std::vector<int>::iterator>("std::vector<int>::iterator");
      f<sample_random_access_iterator>("sample_random_access_iterator");

      std::cout << "\n";
      f<int* const>("int* const");
      f<std::forward_list<int>::iterator>("std::forward_list<int>::iterator");
      f<std::list<int>::iterator>("std::list<int>::iterator");
      f<std::istream_iterator<double>>("std::istream_iterator<double>");
      f<std::ostream_iterator<double>>("std::ostream_iterator<double>");
    }

### 出力

    int* is random_access_iterator
    const int* is random_access_iterator
    std::vector<int>::iterator is random_access_iterator
    sample_random_access_iterator is random_access_iterator

    int* const is not random_access_iterator
    std::forward_list<int>::iterator is not random_access_iterator
    std::list<int>::iterator is not random_access_iterator
    std::istream_iterator<double> is not random_access_iterator
    std::ostream_iterator<double> is not random_access_iterator

## バージョン

### 言語

- C++20

### 処理系

- Clang: ??
- GCC: 10.1 ✅
- Visual C++: 2019 Update 6 ✅

## 関連項目

- C++20 コンセプト

## 参照

- P0896R4 The One Ranges Proposal (was Merging the Ranges TS)
- LWG Issue 3277. Pre-increment on prvalues is not a requirement of `weakly_incrementable`