Как правильно реализовать пользовательские итераторы и итераторы const?

у меня есть пользовательский класс контейнера, для которого я хотел бы написать iterator и const_iterator классы.

Я никогда не делал этого раньше, и я не смог найти подходящий способ. Каковы рекомендации по созданию итератора, и что я должен знать ?

Я также хотел бы избежать дублирования кода (я чувствую, что const_iterator и iterator поделиться многими вещами; должен ли один подкласс другой ?).

Примечание для ног: я уверен, что Boost имеет что-то облегчите это, но я не могу использовать его здесь, по многим глупым причинам.

6 184
c++ iterator const-iterator

6 ответов:

  • выберите тип итератора, который соответствует вашему контейнеру: вход, выход, вперед и т. д.
  • используйте базовые классы итераторов из стандартной библиотеки. Например, std::iterator С random_access_iterator_tag.Эти базовые классы определяют все определения типов, требуемые STL, и выполняют другую работу.

  • чтобы избежать дублирования кода класс итератора должен быть шаблонным классом и быть параметризован "типом значения", "типом указателя", "ссылочным типом" или всеми из них (зависит от реализация.) Например:

    // 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;

    обратите внимание iterator_type и const_iterator_type определения типов: это типы для ваших неконстантных и константных итераторов.

Читайте Также: стандартная ссылка на библиотеку

133

Я покажу вам, как вы можете легко определить итераторы для своих пользовательских контейнеров, но на всякий случай я создал библиотеку c++11, которая позволяет легко создавать пользовательские итераторы с пользовательским поведением для любого типа контейнера, смежного или несмежного.

вы можете найти его на github в https://github.com/navyenzo/blIteratorAPI

вот простые шаги для создания и использования пользовательских итераторов:

  1. создать ваш класс "пользовательский итератор".
  2. определите typedefs в своем классе" пользовательский контейнер".
    • например: typedef blRawIterator< Type > iterator;
    • например: typedef blRawIterator< const Type > const_iterator;
  3. определить "начало" "конец" функции
    • например: iterator begin(){return iterator(&m_data[0]);};
    • например: const_iterator cbegin()const{return const_iterator(&m_data[0]);};
  4. мы закончили!!!

наконец, при определении наших пользовательских классов итераторов:

Примечание: при определении пользовательских итераторов мы выводим из стандартных категорий итераторов, чтобы алгоритмы STL знали тип итератора, который мы сделали

в этом примере я определяю итератор произвольного доступа и обратный итератор произвольного доступа:

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;}
};
//-------------------------------------------------------------------

теперь где-то в вашем пользовательском классе контейнера:

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;
};

УДАЧИ!!!

39

Boost есть что-то, чтобы помочь: повышение.Библиотека итераторов.

точнее эту страницу: boost:: iterator_adaptor.

очень интересно Пример, который показывает полную реализацию, с нуля, для пользовательского типа.

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(); }
};

основной момент, как уже упоминалось, заключается в использовании одной реализации шаблона и typedef его.

20

они часто забывают об этом iterator необходимо преобразовать в const_iterator но не наоборот. Вот способ сделать это:

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;
};

в приведенном выше замечании как IntrusiveSlistIterator<T> превращается в IntrusiveSlistIterator<T const>. Если T уже const это преобразование не используется.

20

Я не знаю, есть ли у Boost что-нибудь, что поможет.

мой предпочтительный шаблон прост: возьмите аргумент шаблона, который равен value_type, либо const квалифицированный, либо нет. При необходимости, также тип узла. Тогда, ну, все вроде как встает на свои места.

просто не забудьте параметризовать (template-ize) все, что должно быть, включая конструктор копирования и operator==. По большей части, семантика const создаст правильный поведение.

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;
16

есть много хороших ответов, но у меня заголовок шаблона Я использую, что является довольно кратким и простым в использовании.

чтобы добавить итератор в свой класс, необходимо только написать небольшой класс для представления состояния итератора с 7 небольшими функциями, из которых 2 являются необязательными:

#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);
};

затем вы можете использовать его, как и следовало ожидать от итератора STL:

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
  }
}

Я надеюсь, что это помогает.

1