指定されたイテレータの種類を判定するC++プログラムの書き方

イテレータ（iterator）とは、ポインタとよく似たオブジェクトであり、コンテナ内の要素を順番に走査するために使用されます。イテレータを使う最大の利点は、共通のインターフェースを提供できる点にあります。これにより、アルゴリズムが実装に使用されるコンテナの型に依存しない、汎用的な設計が可能になります。

C++標準ライブラリには、以下のような複数のイテレータの種類が存在します。

• 前方向イテレータ（Forward Iterator）
• 双方向イテレータ（Bidirectional Iterator）
• 入力イテレータ（Input Iterator）
• 出力イテレータ（Output Iterator）
• ランダムアクセスイテレータ（Random Access Iterator）

本記事で紹介するプログラムは、データ構造が上記のどのイテレータを使用しているのかを判定するものです。

イテレータの種類を判定するための要素

イテレータの種類を特定する際には、次の要素が役立ちます。

• typeid：実行時に型の識別情報を返す演算子です。
• iterator_traits：イテレータが持つ性質（特性）を定義するクラステンプレートです。
• イテレータカテゴリ（iterator category）：そのイテレータが属するカテゴリを定義するために使用されます。

これらを組み合わせることで、std::vector のようなコンテナから取得したイテレータが、どのカテゴリに分類されるのかを実行時に判別できます。

サンプルコード

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
template <class T>
string iteratortype(T iterator){
    if (typeid(typename iterator_traits<T>::iterator_category)
       == typeid(input_iterator_tag))
        return "Input";
    else if (typeid(typename iterator_traits<T>::iterator_category)
       == typeid(output_iterator_tag))
        return "Output";
    else if (typeid(typename iterator_traits<T>::iterator_category)
       == typeid(forward_iterator_tag))
        return "Forward";
    else if (typeid(typename iterator_traits<T>::iterator_category)
       == typeid(bidirectional_iterator_tag))
        return "Bidirectional";
    else if (typeid(typename iterator_traits<T>::iterator_category)
       == typeid(random_access_iterator_tag))
        return "Random_Access";
    return "Missing";
}
int main(){
    vector<int> vec;
    auto iter = vec.begin();
    cout <<iteratortype(iter) << " Iterator\n";
    return 0;
}

実行結果

Random_Access Iterator

コードの解説

このプログラムでは、関数テンプレート iteratortype() を定義し、引数として受け取ったイテレータに対して iterator_traits<T>::iterator_category でカテゴリタグを取得しています。その後、typeid を使って各カテゴリタグ（input_iterator_tag、output_iterator_tag、forward_iterator_tag、bidirectional_iterator_tag、random_access_iterator_tag）と比較し、一致した名称を文字列として返します。

std::vector のイテレータは連続したメモリ領域へのアクセスが可能なため、最も機能の高い「ランダムアクセスイテレータ」に分類されます。そのため、実行結果には Random_Access Iterator と表示されます。同じ方法は std::list（双方向イテレータ）や std::forward_list（前方向イテレータ）など、他のコンテナに対しても適用できます。