Question

我有一个自定义矢量容器，在内部存储项目线性数组。昨晚，我试图为我的类实现自定义迭代器，以便能够将它们与STL算法一起使用。我在这里看到了一些成功：

在这样做时，我发现我只能将原始指针传递给STL算法，它们似乎工作得很好。这是没有任何迭代器的例子：

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

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

public:

    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 T* first, const T* 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_;}

    T* begin(){return data_;}
    T* end(){return data_+size_;}
};

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

int main(){


    typedef float scalar_t;
    scalar_t list [] = {1, 3, 5, 2, 4, 3, 5, 10, 10};
    my_array<scalar_t> a(list, list+sizeof(list)/sizeof(scalar_t));

    // works!
    for (scalar_t* 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<scalar_t>);
    std::cout << std::endl;

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

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

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

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

    return 0;
}

Live example without iterators

我的问题如下：

这是否始终适用于具有线性存储的容器？我知道这对链接列表不起作用。
如果他们在这种情况下工作，我为什么要经历实施迭代器的麻烦？我知道迭代器如何概括我的代码和诸如此类的东西，但是如果这个简单的数组是我所需要的那些，那么我就没有看到这一点。
如果这种方法始终有效，我正在做什么的负面问题是什么？首先，我可以看到我打破了数据封装。

Answer 1

基于运算符重载的迭代器的一个特性是指针已经是随机访问迭代器。这是STL早期的一项重大设计胜利，因为它使得使用现有代码的算法变得更容易（以及使程序员更熟悉界面）。包装数组，添加typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator，从&array[0]返回begin()和从&array[size]返回end()，然后在任何迭代器中使用容器是完全合理的基于算法。正如您已经意识到的，这适用于任何元素在内存中连续的容器（例如数组）。

如果符合以下条件，您可以实现'真实'迭代器：

您有一个不同形状的容器（例如树或列表）;
您希望能够在不使迭代器失效的情况下调整数组大小;
您希望将调试检查添加到迭代器使用中，例如检查迭代器是在失效后使用还是在删除容器后使用，还是检查边界检查;
您想引入类型安全性，并确保人们不会意外地将T*意外地分配给my_array::iterator。

我说单独的最后一个优势非常值得写一个简单的包装类。如果你不通过使不同类型的东西有不同的类型来利用C ++的类型系统，你不妨切换到Javascript： - ）

Answer 2

是。请参阅使用线性存储容器演示的Effective STL, Item 16，您可以简单地获取项目的地址并使用该指针，就好像它指向一个简单的数组一样。
我认为你回答了自己的问题 - 你可能不应该，如果你知道简单数组就是你所需要的。
可能最大的问题就是 - 打破数据封装。考虑诸如显式迭代器类型之类的抽象是否会为您带来任何成本而不是成本。

Answer 3

指针提供了随机访问迭代器所需的接口（取消引用，增量，加法，差异等），并且可以像迭代器一样对待。

它应该始终适用于具有连续存储的容器。
您可能希望创建自己的迭代器，原因与使用方法而不是类中的所有公共数据的原因相同：要封装接口所发生的事情，您可以根据需要进行修改。只要您将T*类型设置为迭代器类型，这可能不是一个重要问题。另外，一些算法可能会受益于使用迭代器类型标记的迭代器，而对于简单的指针类型则无法做到这一点。

Answer 4

这是否始终适用于具有线性存储的容器？

是的，迭代器概念的设计使得指针可以充当数组上的迭代器。

如果他们在这种情况下工作，我为什么要经历实施迭代器的麻烦？

在这种情况下，没有充分的理由来定义自己的迭代器类型，除非你想做像边界检查这样的事情，这是用简单的指针完成的。

一个小的好处是你可以为迭代器的特性包含嵌套的typedef，就像一些标准的迭代器类型那样;但是使用指针，无论如何都可以从std::iterator_traits<T*>获得。

如果这种方法始终有效，我正在做什么的负面问题？首先，我可以看到我打破了数据封装。

要使接口与STL样式的容器更加一致，您应该为指针定义iterator和const_iterator类型（typedef别名），并提供const重载begin和end;对于C ++ 11兼容性，可能cbegin和cend。

您可能希望遵守各种其他要求;有关血淋淋的细节，请参阅C ++标准的第23.2节。但总的来说，让迭代器符合它们的要求更为重要，因为STL样式算法使用迭代器而不是容器，并且使用指针已经符合这些要求。

对于具有线性存储的容器，是否可以使用原始指针代替具有STL算法的迭代器？

4 个答案: