C++中为何vector迭代器支持<比较而map迭代器不支持

你测试使用的代码如下：

#include <iostream>
#include<vector>
#include<map>
using namespace std;
int main() {
   vector<int> v1{1,2,3,4,5};
    auto it1 = v1.begin();
    auto it2 = v1.end();
    if(it1<it2){
        cout<<"TRUE"<<endl;             // Output: TRUE
    }

    map<int,int> m;
    m.insert(make_pair(1,2));
    m.insert(make_pair(5,7));
    auto it3 = m.begin();
    auto it4 = m.end();
    if(it3<it4){
        cout<<"TRUE"<<endl;           
    }   
    /*
    error: no match for 'operator<' (operand types are 'std::_Rb_tree_iterator<std::pair<const int, int> >' and 'std::_Rb_tree_iterator<std::pair<const int, int> >')
   18 |     if(it3<it4){
      |        ~~~^~~~
    */
}

代码中vector迭代器的it1<it2判断可以正常执行，map迭代器的it3<it4判断编译报错，核心原因和C++标准对迭代器的分类设计有关。

C++标准库按照支持的操作能力，将迭代器分为5个类别，不同类别的迭代器强制要求实现的操作集不同：

• 输入迭代器：仅支持单次向前读取遍历，要求实现==、!=、前置/后置++、解引用*、->操作
• 输出迭代器：仅支持单次向前写入遍历，要求实现前置/后置++、解引用*操作
• 前向迭代器：支持多次向前读写遍历，整合输入、输出迭代器的所有要求操作
• 双向迭代器：在前向迭代器基础上，额外要求支持前置/后置--操作，可以双向遍历
• 随机访问迭代器：在双向迭代器基础上，额外要求支持迭代器加减整数、下标访问[]、迭代器差值计算、以及<、>、<=、>=关系比较操作

• vector是连续内存存储的顺序容器，它的迭代器本质是对原生指针的封装，属于随机访问迭代器，完全满足随机访问迭代器的所有操作要求，因此<比较可以正常执行，本质是比较两个迭代器指向的内存地址的先后顺序。
• map是基于红黑树实现的有序关联容器，它的节点在内存中不是连续存储的，迭代器只能沿着红黑树的节点指针前后移动，属于双向迭代器，标准没有要求双向迭代器实现<比较运算符，因此直接使用会触发编译错误。

如果需要判断双向迭代器的位置前后关系，可以从起始迭代器开始遍历，确认是否能到达目标迭代器；日常开发中绝大多数场景下，判断双向迭代器是否合法使用it != container.end()即可满足需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SiIconic