每个花哨的指针都应该是一个迭代器吗?

我正在为C++开发一个基于段的内存分配器。在此分配器中，当您释放内存块时，您必须知道它来自哪个段。因此，我将指向段的指针存储为从分配器的allocate函数返回的花式pointer的成员。

只是为了显示我正在谈论的界面：这是支持我的分配器的fancy_memory_resource......

template<class Ptr>
class fancy_memory_resource {
public:
Ptr allocate(size_t bytes, size_t align = alignof(max_align_t)) {
return do_allocate(bytes, align);
}
void deallocate(Ptr p, size_t bytes, size_t align = alignof(max_align_t)) {
return do_deallocate(p, bytes, align);
}
bool is_equal(const fancy_memory_resource& rhs) const noexcept {
return do_is_equal(rhs);
}
virtual ~fancy_memory_resource() = default;
private:
virtual Ptr do_allocate(size_t bytes, size_t align) = 0;
virtual void do_deallocate(Ptr p, size_t bytes, size_t align) = 0;
virtual bool do_is_equal(const fancy_memory_resource& rhs) const noexcept = 0;
};

(请注意，std::pmr::memory_resource可以实现为fancy_memory_resource<void*>的 typedef。这是我故意的。

同时，有问题的Ptr是一个名为segmented_fancy_pointer<T>(未附图(的花哨指针类型，它继承自 CRTP 类型fancy_ptr_base<T, segmented_fancy_pointer<T>>...

template<class T, class CRTP>
struct fancy_ptr_base {
constexpr T *ptr() const noexcept { return m_ptr; }
constexpr explicit operator T*() const noexcept { return ptr(); }
constexpr explicit operator bool() const noexcept { return ptr() != nullptr; }
constexpr bool operator==(CRTP b) const { return ptr() == b.ptr(); }
constexpr bool operator!=(CRTP b) const { return ptr() != b.ptr(); }
constexpr bool operator==(decltype(nullptr)) const { return ptr() == nullptr; }
constexpr bool operator!=(decltype(nullptr)) const { return ptr() != nullptr; }
constexpr bool operator<(CRTP b) const { return ptr() < b.ptr(); }
constexpr bool operator<=(CRTP b) const { return ptr() <= b.ptr(); }
constexpr bool operator>(CRTP b) const { return ptr() > b.ptr(); }
constexpr bool operator>=(CRTP b) const { return ptr() >= b.ptr(); }
constexpr T& operator*() const noexcept { return *ptr(); }
constexpr T* operator->() const noexcept { return ptr(); }
constexpr CRTP& operator+=(ptrdiff_t i) { m_ptr += i; return as_crtp(); }
constexpr CRTP& operator-=(ptrdiff_t i) { m_ptr -= i; return as_crtp(); }
constexpr CRTP& operator++() { ++m_ptr; return as_crtp(); }
constexpr CRTP& operator--() { --m_ptr; return as_crtp(); }
constexpr CRTP operator++(int) { auto r(as_crtp()); ++*this; return r; }
constexpr CRTP operator--(int) { auto r(as_crtp()); --*this; return r; }
constexpr CRTP operator+(ptrdiff_t i) const { auto r(as_crtp()); r += i; return r; }
constexpr CRTP operator-(ptrdiff_t i) const { auto r(as_crtp()); r -= i; return r; }
constexpr ptrdiff_t operator-(CRTP b) const { return ptr() - b.ptr(); }
protected:
T *m_ptr = nullptr;
private:
constexpr CRTP& as_crtp() { return *static_cast<CRTP*>(this); }
constexpr const CRTP& as_crtp() const { return *static_cast<const CRTP*>(this); }
};
template<class CRTP>
struct fancy_ptr_base<void, CRTP> {
constexpr void *ptr() const noexcept { return m_ptr; }
constexpr explicit operator void*() const noexcept { return ptr(); }
constexpr explicit operator bool() const noexcept { return ptr() != nullptr; }
constexpr bool operator==(CRTP b) const { return ptr() == b.ptr(); }
constexpr bool operator!=(CRTP b) const { return ptr() != b.ptr(); }
constexpr bool operator==(decltype(nullptr)) const { return ptr() == nullptr; }
constexpr bool operator!=(decltype(nullptr)) const { return ptr() != nullptr; }
constexpr bool operator<(CRTP b) const { return ptr() < b.ptr(); }
constexpr bool operator<=(CRTP b) const { return ptr() <= b.ptr(); }
constexpr bool operator>(CRTP b) const { return ptr() > b.ptr(); }
constexpr bool operator>=(CRTP b) const { return ptr() >= b.ptr(); }
protected:
void *m_ptr = nullptr;
};

现在是真正的问题。当我将我的segmented_allocator<T>(未附图(与libc ++的std::vector一起使用时，一切正常。当我尝试将其与libstdc++的std::vector一起使用时，它失败了：

In file included from /opt/wandbox/gcc-head/include/c++/8.0.0/bits/stl_algobase.h:67:0,
from /opt/wandbox/gcc-head/include/c++/8.0.0/vector:60,
from prog.cc:1984:
/opt/wandbox/gcc-head/include/c++/8.0.0/bits/stl_iterator.h: In instantiation of 'class __gnu_cxx::__normal_iterator<scratch::segmented_fancy_pointer<int>, std::vector<int, scratch::pmr::propagating_polymorphic_allocator<int, scratch::segmented_fancy_pointer<int> > > >':
/opt/wandbox/gcc-head/include/c++/8.0.0/bits/vector.tcc:105:25:   required from 'std::vector<_Tp, _Alloc>::reference std::vector<_Tp, _Alloc>::emplace_back(_Args&& ...) [with _Args = {int}; _Tp = int; _Alloc = scratch::pmr::propagating_polymorphic_allocator<int, scratch::segmented_fancy_pointer<int> >; std::vector<_Tp, _Alloc>::reference = int&]'
/opt/wandbox/gcc-head/include/c++/8.0.0/bits/stl_vector.h:954:21:   required from 'void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type&&) [with _Tp = int; _Alloc = scratch::pmr::propagating_polymorphic_allocator<int, scratch::segmented_fancy_pointer<int> >; std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = int]'
prog.cc:1990:18:   required from here
/opt/wandbox/gcc-head/include/c++/8.0.0/bits/stl_iterator.h:770:57: error: no type named 'iterator_category' in 'struct std::iterator_traits<scratch::segmented_fancy_pointer<int> >'
typedef typename __traits_type::iterator_category iterator_category;
^~~~~~~~~~~~~~~~~

现在，我可以通过将"迭代器特征"typedefs添加到fancy_ptr_base<T, CRTP>来解决此问题，如下所示：

using pointer = CRTP;
using reference = T&;
using value_type = std::remove_cv_t<T>;
using iterator_category = std::random_access_iterator_tag;
using difference_type = ptrdiff_t;

但是我必须这样做吗？是否要求每个花哨的指针类型也是迭代器类型？还是libc++在做正确的事情，而libstdc++的vector只是有一个错误？

(我已经说服自己，大多数迭代器都不是花哨的指针。这个问题的动机是我突然怀疑也许所有花哨的指针确实都是迭代器。