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如何正确实现自定义迭代器和常量迭代器?

const-iterator iterator c++

200

ereOn · 技术社区 · 14 年前

我有一个自定义容器类,我想为其编写 iterator 和 const_iterator 类。

我以前从来没有这样做过,也没有找到合适的方法。关于迭代器创建的指导原则是什么,我应该知道什么?

我还想避免代码重复(我觉得 常数迭代器 和 迭代器 分享很多东西;一个子类应该是另一个子类吗?).

脚注:我很肯定Boost可以缓解这个问题,但是我不能在这里使用它,因为很多愚蠢的原因。

6 回复 | 直到 5 年前

137

NathanOliver 9 年前

选择适合容器的迭代器类型:输入、输出、转发等。
使用标准库中的基迭代器类。例如, std::iterator 具有 random_access_iterator_tag 这些基类定义STL所需的所有类型定义,并执行其他工作。
为了避免代码重复,迭代器类应该是一个模板类,并由“值类型”、“指针类型”、“引用类型”或它们全部参数化(取决于实现)。例如:
```
// iterator class is parametrized by pointer type
template <typename PointerType> class MyIterator {
    // iterator class definition goes here
};

typedef MyIterator<int*> iterator_type;
typedef MyIterator<const int*> const_iterator_type;
```
通知 iterator_type 和 const_iterator_type 类型定义:它们是非常量和常量迭代器的类型。

参见: standard library reference

Enzo 6 年前

我将向您展示如何轻松地为自定义容器定义迭代器,但前提是我已经创建了一个C++ 11库,允许您轻松地为任何类型的容器创建自定义迭代器,这些容器是连续的或非连续的。

你可以在Github上找到它 https://github.com/navyenzo/blIteratorAPI

以下是创建和使用自定义迭代器的简单步骤:

创建“自定义迭代器”类。
在“自定义容器”类中定义typedef。
- 对于EX: typedef blRawIterator< Type > iterator;
- 对于EX: typedef blRawIterator< const Type > const_iterator;
定义“开始”“结束”函数
- 对于EX: iterator begin(){return iterator(&m_data[0]);};
- 对于EX: const_iterator cbegin()const{return const_iterator(&m_data[0]);};
我们完了!!!!

最后,关于定义自定义迭代器类:

注: 在定义自定义迭代器时,我们从标准迭代器类别派生,以让STL算法知道我们所做的迭代器的类型。

在这个例子中,我定义了一个随机访问迭代器和一个反向随机访问迭代器:

1。

//-------------------------------------------------------------------
// Raw iterator with random access
//-------------------------------------------------------------------
template<typename blDataType>
class blRawIterator : public std::iterator<std::random_access_iterator_tag,
                                           blDataType,
                                           ptrdiff_t,
                                           blDataType*,
                                           blDataType&>
{
public:

    blRawIterator(blDataType* ptr = nullptr){m_ptr = ptr;}
    blRawIterator(const blRawIterator<blDataType>& rawIterator) = default;
    ~blRawIterator(){}

    blRawIterator<blDataType>&                  operator=(const blRawIterator<blDataType>& rawIterator) = default;
    blRawIterator<blDataType>&                  operator=(blDataType* ptr){m_ptr = ptr;return (*this);}

    operator                                    bool()const
    {
        if(m_ptr)
            return true;
        else
            return false;
    }

    bool                                        operator==(const blRawIterator<blDataType>& rawIterator)const{return (m_ptr == rawIterator.getConstPtr());}
    bool                                        operator!=(const blRawIterator<blDataType>& rawIterator)const{return (m_ptr != rawIterator.getConstPtr());}

    blRawIterator<blDataType>&                  operator+=(const ptrdiff_t& movement){m_ptr += movement;return (*this);}
    blRawIterator<blDataType>&                  operator-=(const ptrdiff_t& movement){m_ptr -= movement;return (*this);}
    blRawIterator<blDataType>&                  operator++(){++m_ptr;return (*this);}
    blRawIterator<blDataType>&                  operator--(){--m_ptr;return (*this);}
    blRawIterator<blDataType>                   operator++(ptrdiff_t){auto temp(*this);++m_ptr;return temp;}
    blRawIterator<blDataType>                   operator--(ptrdiff_t){auto temp(*this);--m_ptr;return temp;}
    blRawIterator<blDataType>                   operator+(const ptrdiff_t& movement){auto oldPtr = m_ptr;m_ptr+=movement;auto temp(*this);m_ptr = oldPtr;return temp;}
    blRawIterator<blDataType>                   operator-(const ptrdiff_t& movement){auto oldPtr = m_ptr;m_ptr-=movement;auto temp(*this);m_ptr = oldPtr;return temp;}

    ptrdiff_t                                   operator-(const blRawIterator<blDataType>& rawIterator){return std::distance(rawIterator.getPtr(),this->getPtr());}

    blDataType&                                 operator*(){return *m_ptr;}
    const blDataType&                           operator*()const{return *m_ptr;}
    blDataType*                                 operator->(){return m_ptr;}

    blDataType*                                 getPtr()const{return m_ptr;}
    const blDataType*                           getConstPtr()const{return m_ptr;}

protected:

    blDataType*                                 m_ptr;
};
//-------------------------------------------------------------------

2。

//-------------------------------------------------------------------
// Raw reverse iterator with random access
//-------------------------------------------------------------------
template<typename blDataType>
class blRawReverseIterator : public blRawIterator<blDataType>
{
public:

    blRawReverseIterator(blDataType* ptr = nullptr):blRawIterator<blDataType>(ptr){}
    blRawReverseIterator(const blRawIterator<blDataType>& rawIterator){this->m_ptr = rawIterator.getPtr();}
    blRawReverseIterator(const blRawReverseIterator<blDataType>& rawReverseIterator) = default;
    ~blRawReverseIterator(){}

    blRawReverseIterator<blDataType>&           operator=(const blRawReverseIterator<blDataType>& rawReverseIterator) = default;
    blRawReverseIterator<blDataType>&           operator=(const blRawIterator<blDataType>& rawIterator){this->m_ptr = rawIterator.getPtr();return (*this);}
    blRawReverseIterator<blDataType>&           operator=(blDataType* ptr){this->setPtr(ptr);return (*this);}

    blRawReverseIterator<blDataType>&           operator+=(const ptrdiff_t& movement){this->m_ptr -= movement;return (*this);}
    blRawReverseIterator<blDataType>&           operator-=(const ptrdiff_t& movement){this->m_ptr += movement;return (*this);}
    blRawReverseIterator<blDataType>&           operator++(){--this->m_ptr;return (*this);}
    blRawReverseIterator<blDataType>&           operator--(){++this->m_ptr;return (*this);}
    blRawReverseIterator<blDataType>            operator++(ptrdiff_t){auto temp(*this);--this->m_ptr;return temp;}
    blRawReverseIterator<blDataType>            operator--(ptrdiff_t){auto temp(*this);++this->m_ptr;return temp;}
    blRawReverseIterator<blDataType>            operator+(const int& movement){auto oldPtr = this->m_ptr;this->m_ptr-=movement;auto temp(*this);this->m_ptr = oldPtr;return temp;}
    blRawReverseIterator<blDataType>            operator-(const int& movement){auto oldPtr = this->m_ptr;this->m_ptr+=movement;auto temp(*this);this->m_ptr = oldPtr;return temp;}

    ptrdiff_t                                   operator-(const blRawReverseIterator<blDataType>& rawReverseIterator){return std::distance(this->getPtr(),rawReverseIterator.getPtr());}

    blRawIterator<blDataType>                   base(){blRawIterator<blDataType> forwardIterator(this->m_ptr); ++forwardIterator; return forwardIterator;}
};
//-------------------------------------------------------------------

现在在自定义容器类中的某个位置:

template<typename blDataType>
class blCustomContainer
{
public: // The typedefs

    typedef blRawIterator<blDataType>              iterator;
    typedef blRawIterator<const blDataType>        const_iterator;

    typedef blRawReverseIterator<blDataType>       reverse_iterator;
    typedef blRawReverseIterator<const blDataType> const_reverse_iterator;

                            .
                            .
                            .

public:  // The begin/end functions

    iterator                                       begin(){return iterator(&m_data[0]);}
    iterator                                       end(){return iterator(&m_data[m_size]);}

    const_iterator                                 cbegin(){return const_iterator(&m_data[0]);}
    const_iterator                                 cend(){return const_iterator(&m_data[m_size]);}

    reverse_iterator                               rbegin(){return reverse_iterator(&m_data[m_size - 1]);}
    reverse_iterator                               rend(){return reverse_iterator(&m_data[-1]);}

    const_reverse_iterator                         crbegin(){return const_reverse_iterator(&m_data[m_size - 1]);}
    const_reverse_iterator                         crend(){return const_reverse_iterator(&m_data[-1]);}

                            .
                            .
                            .
    // This is the pointer to the
    // beginning of the data
    // This allows the container
    // to either "view" data owned
    // by other containers or to
    // own its own data
    // You would implement a "create"
    // method for owning the data
    // and a "wrap" method for viewing
    // data owned by other containers

    blDataType*                                    m_data;
};

祝你好运!!!!

Matthieu M. 9 年前

Boost有一些帮助:Boost.Iterator库。

更准确地说,本页: boost::iterator_adaptor .

最有趣的是 Tutorial Example 它为自定义类型从头开始显示了完整的实现。

template <class Value>
class node_iter
  : public boost::iterator_adaptor<
        node_iter<Value>                // Derived
      , Value*                          // Base
      , boost::use_default              // Value
      , boost::forward_traversal_tag    // CategoryOrTraversal
    >
{
 private:
    struct enabler {};  // a private type avoids misuse

 public:
    node_iter()
      : node_iter::iterator_adaptor_(0) {}

    explicit node_iter(Value* p)
      : node_iter::iterator_adaptor_(p) {}

    // iterator convertible to const_iterator, not vice-versa
    template <class OtherValue>
    node_iter(
        node_iter<OtherValue> const& other
      , typename boost::enable_if<
            boost::is_convertible<OtherValue*,Value*>
          , enabler
        >::type = enabler()
    )
      : node_iter::iterator_adaptor_(other.base()) {}

 private:
    friend class boost::iterator_core_access;
    void increment() { this->base_reference() = this->base()->next(); }
};

正如已经提到的,要点是使用一个模板实现和 typedef 它。

Maxim Egorushkin 7 年前

他们经常忘记 iterator 必须转换为 const_iterator 但不是反过来。以下是一种方法:

template<class T, class Tag = void>
class IntrusiveSlistIterator
   : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, T>
{
    typedef SlistNode<Tag> Node;
    Node* node_;

public:
    IntrusiveSlistIterator(Node* node);

    T& operator*() const;
    T* operator->() const;

    IntrusiveSlistIterator& operator++();
    IntrusiveSlistIterator operator++(int);

    friend bool operator==(IntrusiveSlistIterator a, IntrusiveSlistIterator b);
    friend bool operator!=(IntrusiveSlistIterator a, IntrusiveSlistIterator b);

    // one way conversion: iterator -> const_iterator
    operator IntrusiveSlistIterator<T const, Tag>() const;
};

在上面的通知中如何 IntrusiveSlistIterator<T> 转换为 IntrusiveSlistIterator<T const> . 如果 T 已经 const 这个转换永远不会被使用。

Potatoswatter R. Martinho Fernandes 14 年前

我不知道Boost是否有任何帮助。

我的首选模式很简单:采用一个模板参数,该参数等于 value_type ,是否符合常量限定。如有必要,也可以是节点类型。然后,好吧,一切都安排好了。

只需记住参数化(模板化)所有需要的东西,包括复制构造函数和 operator== . 在很大程度上, const 将创建正确的行为。

template< class ValueType, class NodeType >
struct my_iterator
 : std::iterator< std::bidirectional_iterator_tag, T > {
    ValueType &operator*() { return cur->payload; }

    template< class VT2, class NT2 >
    friend bool operator==
        ( my_iterator const &lhs, my_iterator< VT2, NT2 > const &rhs );

    // etc.

private:
    NodeType *cur;

    friend class my_container;
    my_iterator( NodeType * ); // private constructor for begin, end
};

typedef my_iterator< T, my_node< T > > iterator;
typedef my_iterator< T const, my_node< T > const > const_iterator;

VinGarcia 7 年前

有很多好的答案,但我有一个 template header 我用的很简洁,很容易用。

要向类中添加迭代器,只需要编写一个小类来用7个小函数表示迭代器的状态,其中2个是可选的:

#include <iostream>
#include <vector>
#include "iterator_tpl.h"

struct myClass {
  std::vector<float> vec;

  // Add some sane typedefs for STL compliance:
  STL_TYPEDEFS(float);

  struct it_state {
    int pos;
    inline void begin(const myClass* ref) { pos = 0; }
    inline void next(const myClass* ref) { ++pos; }
    inline void end(const myClass* ref) { pos = ref->vec.size(); }
    inline float& get(myClass* ref) { return ref->vec[pos]; }
    inline bool cmp(const it_state& s) const { return pos != s.pos; }

    // Optional to allow operator--() and reverse iterators:
    inline void prev(const myClass* ref) { --pos; }
    // Optional to allow `const_iterator`:
    inline const float& get(const myClass* ref) const { return ref->vec[pos]; }
  };
  // Declare typedef ... iterator;, begin() and end() functions:
  SETUP_ITERATORS(myClass, float&, it_state);
  // Declare typedef ... reverse_iterator;, rbegin() and rend() functions:
  SETUP_REVERSE_ITERATORS(myClass, float&, it_state);
};

然后您可以像预期的那样使用STL迭代器:

int main() {
  myClass c1;
  c1.vec.push_back(1.0);
  c1.vec.push_back(2.0);
  c1.vec.push_back(3.0);

  std::cout << "iterator:" << std::endl;
  for (float& val : c1) {
    std::cout << val << " "; // 1.0 2.0 3.0
  }

  std::cout << "reverse iterator:" << std::endl;
  for (auto it = c1.rbegin(); it != c1.rend(); ++it) {
    std::cout << *it << " "; // 3.0 2.0 1.0
  }
}

希望能有所帮助。