用于自定义容器的STL兼容迭代器

Question

我有一个自定义容器，我已经使用多年没有问题。最近我发现如果我为容器定义迭代器，我可以有效地使用<algorithm>中定义的所有算法。不仅如此，似乎thrust library（基本上认为Nvidia GPU的STL的CUDA版本）大量使用迭代器，我希望通过使用它们，我也能够使用该库。

无论如何，由于这是我第一次尝试编写自己的迭代器，我想我发布了我在这里的内容，要求进一步的帮助，并确保我所做的是对的。所以，我写了一个支持iterator和const_iterator类的小数组类。我用一堆不同的STL算法运行我的课程，所有似乎工作正常，但这并不一定意味着我已经把一切都搞定了！特别是，我的迭代器中是否有任何操作符？ 我是否定义了额外的不必要的？此外，由于大多数iterator和const_iterator看起来相似，是否有办法防止重复？

我愿意接受建议和改进：）

实例：http://ideone.com/7YdiQY

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <algorithm>

template<typename T>
class my_array{
    T* data_;
    std::size_t size_;

public:

    // ---------------------------------
    // Forward declaration
    // ---------------------------------
    class const_iterator;

    // ---------------------------------
    // iterator class
    // ---------------------------------
    class iterator: public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, T>
    {
    public:
        iterator(): p_(NULL) {}
        iterator(T* p): p_(p) {}
        iterator(const iterator& other): p_(other.p_) {}
        const iterator& operator=(const iterator& other) {p_ = other.p_; return other;}

        iterator& operator++()    {p_++; return *this;} // prefix++
        iterator  operator++(int) {iterator tmp(*this); ++(*this); return tmp;} // postfix++
        iterator& operator--()    {p_--; return *this;} // prefix--
        iterator  operator--(int) {iterator tmp(*this); --(*this); return tmp;} // postfix--

        void     operator+=(const std::size_t& n)  {p_ += n;}
        void     operator+=(const iterator& other) {p_ += other.p_;}
        iterator operator+ (const std::size_t& n)  {iterator tmp(*this); tmp += n; return tmp;}
        iterator operator+ (const iterator& other) {iterator tmp(*this); tmp += other; return tmp;}

        void        operator-=(const std::size_t& n)  {p_ -= n;}
        void        operator-=(const iterator& other) {p_ -= other.p_;}
        iterator    operator- (const std::size_t& n)  {iterator tmp(*this); tmp -= n; return tmp;}
        std::size_t operator- (const iterator& other) {return p_ - other.p_;}

        bool operator< (const iterator& other) {return (p_-other.p_)< 0;}
        bool operator<=(const iterator& other) {return (p_-other.p_)<=0;}
        bool operator> (const iterator& other) {return (p_-other.p_)> 0;}
        bool operator>=(const iterator& other) {return (p_-other.p_)>=0;}
        bool operator==(const iterator& other) {return  p_ == other.p_; }
        bool operator!=(const iterator& other) {return  p_ != other.p_; }

        T& operator[](const int& n) {return *(p_+n);}
        T& operator*() {return *p_;}
        T* operator->(){return  p_;}

    private:
        T* p_;

        friend class const_iterator;
    };

    // ---------------------------------
    // const_iterator class
    // ---------------------------------
    class const_iterator: public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, T>
    {
    public:
        const_iterator(): p_(NULL) {}
        const_iterator(const T* p): p_(p) {}
        const_iterator(const iterator& other): p_(other.p_) {}
        const_iterator(const const_iterator& other): p_(other.p_) {}
        const const_iterator& operator=(const const_iterator& other) {p_ = other.p_; return other;}
        const const_iterator& operator=(const iterator& other) {p_ = other.p_; return other;}

        const_iterator& operator++()    {p_++; return *this;} // prefix++
        const_iterator  operator++(int) {const_iterator tmp(*this); ++(*this); return tmp;} // postfix++
        const_iterator& operator--()    {p_--; return *this;} // prefix--
        const_iterator  operator--(int) {const_iterator tmp(*this); --(*this); return tmp;} // postfix--

        void           operator+=(const std::size_t& n)              {p_ += n;}
        void           operator+=(const const_iterator& other)       {p_ += other.p_;}
        const_iterator operator+ (const std::size_t& n)        const {const_iterator tmp(*this); tmp += n; return tmp;}
        const_iterator operator+ (const const_iterator& other) const {const_iterator tmp(*this); tmp += other; return tmp;}

        void           operator-=(const std::size_t& n)              {p_ -= n;}
        void           operator-=(const const_iterator& other)       {p_ -= other.p_;}
        const_iterator operator- (const std::size_t& n)        const {const_iterator tmp(*this); tmp -= n; return tmp;}
        std::size_t    operator- (const const_iterator& other) const {return p_ - other.p_;}

        bool operator< (const const_iterator& other) const {return (p_-other.p_)< 0;}
        bool operator<=(const const_iterator& other) const {return (p_-other.p_)<=0;}
        bool operator> (const const_iterator& other) const {return (p_-other.p_)> 0;}
        bool operator>=(const const_iterator& other) const {return (p_-other.p_)>=0;}
        bool operator==(const const_iterator& other) const {return  p_ == other.p_; }
        bool operator!=(const const_iterator& other) const {return  p_ != other.p_; }

        const T& operator[](const int& n) const {return *(p_+n);}
        const T& operator*()  const {return *p_;}
        const T* operator->() const {return  p_;}

    private:
        const T* p_;
    };

    my_array()
        : data_(NULL), size_(0)
    {}
    my_array(std::size_t size)
        : data_(new T[size]), size_(size)
    {}
    my_array(const my_array<T>& other){
        size_ = other.size_;
        data_ = new T[size_];
        for (std::size_t i = 0; i<size_; i++)
            data_[i] = other.data_[i];
    }
    my_array(const const_iterator& first, const const_iterator& last){
        size_ = last - first;
        data_ = new T[size_];

        for (std::size_t i = 0; i<size_; i++)
            data_[i] = first[i];
    }

    ~my_array(){
        delete [] data_;
    }
    const my_array<T>& operator=(const my_array<T>& other){
        size_ = other.size_;
        data_ = new T[size_];
        for (std::size_t i = 0; i<size_; i++)
            data_[i] = other.data_[i];
        return other;
    }
    const T& operator[](std::size_t idx) const {return data_[idx];}
    T& operator[](std::size_t& idx) {return data_[idx];}
    std::size_t size(){return size_;}

    iterator begin(){ return iterator(data_); }
    iterator end()  { return iterator(data_+size_); }
    const_iterator begin() const{ return const_iterator(data_); }
    const_iterator end() const  { return const_iterator(data_+size_);}
};

template<typename T>
void print(T t) {
    std::cout << t << std::endl;
}

int main(){

    // works!
    int list [] = {1, 3, 5, 2, 4, 3, 5, 10, 10};
    my_array<int> a(list, list+sizeof(list)/sizeof(int));

    // works!
    for (my_array<int>::const_iterator it = a.begin(), end = a.end();
         it != end; ++it)
        std::cout << ' ' << *it;
    std::cout << std::endl;

    // works!
    std::for_each(a.begin(), a.end(), print<int>);
    std::cout << std::endl;

    // works!
    my_array<int> b(a.size());
    std::copy(a.begin(), a.end(), b.begin());

    // works!
    my_array<int>::iterator end = std::remove(a.begin(), a.end(), 5);
    std::for_each(a.begin(), end, print<int>);
    std::cout << std::endl;

    // works!
    std::random_shuffle(a.begin(), end);
    std::for_each(a.begin(), end, print<int>);
    std::cout << std::endl;

    // works!
    std::cout << "Counts of 3 in array = " << std::count(a.begin(), end, 3) << std::endl << std::endl;

    // works!
    std::sort(a.begin(), end);
    std::for_each(a.begin(), end, print<int>);
    std::cout << std::endl;

    // works!
    if (!std::binary_search(a.begin(), a.end(), 5))
        std::cout << "Removed!" << std::endl;

    return 0;
}

Answer 1

boost iterator提供了一个框架来创建符合stl的迭代器并调整现有的迭代器。

它允许您专注于功能并为您生成所有必需的特征，typedef。

还支持

iterator和const_iterator创建没有太多代码重复。

Answer 2

Boost iterator_adaptor可以大大简化您的代码。 documentation例如有{{3}}此示例用于链接列表迭代器

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) {}

    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(); }
};

请注意，该示例仅提供默认构造函数，采用节点指针的构造函数，仅接受可转换为节点指针的元素的通用复制构造函数以及增量函数。递增函数是operator++()和operator++(int)共享的实现细节。

通过boost::iterator_adaptor派生自动生成所有其他样板。这包括您可以从typedef派生的所有嵌套std::iterator，以及所有重载的运算符（++，*， - ＆gt;，==，！=，advance）和其他任何东西，使它成为一个完全符合标准的迭代器。

通过传递Value const*并使用typedef，您可以定义const_iterator，使用适当的修改重复使用所有代码。现在研究这个例子可以为你节省大量的时间。