C++ 自定义列表迭代器错误

Question

我已经开始使用通用数据结构编写自己的库，仅用于教育目的（即：个人实践）。但是，我遇到了一些问题，即使在单链表上我似乎也无法解决。我不是 C++ 专家，因此我的代码可能有一些问题，所以请不要对我苛刻:)

我试图实现一个 list_node 类，它声明和定义一个列表的节点，一个 list_iterator 类，它充当单链表所需的前向迭代器，以及应该使用的 list 类前面提到的类，并提供列表的功能。

我现在将附上代码和我在 Visual Studio 下遇到的错误。

list_node.h

/**
 *  list_node.h
 *
 *  @author Raul Butuc.
 *  @version 1.0.0 16/03/2015
 */

#pragma once

#include "list.h"
#include "list_iterator.h"

namespace my_library {

  template <class _Tp>
  class list_node {

    friend class list<_Tp>;
    friend class list_iterator<_Tp>;

    private:
      _Tp m_Node;
      list_node<_Tp> *m_pNext;

      list_node(const _Tp&, list_node<_Tp>*);
      ~list_node();
  };

  template <class _Tp>
  list_node<_Tp>::list_node(const _Tp& node, list_node<_Tp>* next) : m_Node(node), m_pNext(next) {}

  template <class _Tp>
  list_node<_Tp>::~list_node() {
    delete m_pNext;
  }

}

list_iterator.h

/**
 *  list_iterator.h
 *
 *  @author Raul Butuc.
 *  @version 1.0.0 16/03/2015
 */

#pragma once

#include <cassert>
#include <iterator>
#include "list.h"
#include "list_node.h"

namespace my_library {

  template <class _Tp> class list;
  template <class _Tp> class list_node;

  template <class _Tp>
  class list_iterator {

    public:
      // line below has error C2059: syntax error : '<'
      // as well as error C2238: unexpected token(s) preceding ';' 
      friend class list<_Tp>;
      typedef list_iterator<_Tp> iterator;
      typedef size_t size_type;
      typedef _Tp value_type;
      typedef _Tp& reference;
      typedef _Tp* pointer;
      typedef std::forward_iterator_tag iterator_category;
      typedef int difference_type;

      const iterator& operator++();
      const iterator& operator++(int);
      reference operator*();
      pointer operator->();
      bool operator==(const iterator&) const;
      bool operator!=(const iterator&) const;

    private:
      list_node<_Tp>* m_pNode;
      list_iterator(list_node<_Tp>*);

  };

  template <class _Tp>
  list_iterator<_Tp>::list_iterator(list_node<_Tp>* pNode) : m_pNode(pNode) {}

  template <class _Tp>
  const list_iterator<_Tp>::iterator& list_iterator<_Tp>::operator++() {
    assert(m_pNode != NULL);
    m_pNode = m_pNode->m_pNext;
    return *this;
  }

  template <class _Tp>
  const list_iterator<_Tp>::iterator& list_iterator<_Tp>::operator++(int) {
    list_iterator<_Tp>::iterator _tmp = *this;
    ++(*this);
    return _tmp;
  }

  template <class _Tp>
  list_iterator<_Tp>::reference list_iterator<_Tp>::operator*() {
    return m_pNode->m_Node;
  }

  template <class _Tp>
  list_iterator<_Tp>::pointer list_iterator<_Tp>::operator->() {
    return m_pNode;
  }

  template <class _Tp>
  bool list_iterator<_Tp>::operator==(const list_iterator<_Tp>::iterator& other) const {
    return m_pNode == other->m_pNode;
  }

  template <class _Tp>
  bool list_iterator<_Tp>::operator!=(const list_iterator<_Tp>::iterator& other) const {
    return m_pNode != other->m_pNode;
  }

}

list.h

/**
 *  list.h
 *
 *  @author Raul Butuc.
 *  @version 1.0.0 16/03/2015
 */

#pragma once

#include "list_node.h"
#include "list_iterator.h"

namespace my_library {

  template <class _Tp>
  class list {

    public:
      typedef list_iterator<_Tp> iterator;

      list();
      ~list();

      bool empty() const;
      void push_back(const _Tp&);

      iterator begin();
      iterator end();

    private:
      list_node<_Tp>* m_pHead;
      list_node<_Tp>* m_pTail;
  };

  template <class _Tp>
  list<_Tp>::list() : m_pHead(NULL), m_pTail(NULL) {}

  template <class _Tp>
  list<_Tp>::~list() {
    delete m_pHead;
  }

  template <class _Tp>
  bool list<_Tp>::empty() const {
    return m_pHead == NULL;
  }

  template <class _Tp>
  void list<_Tp>::push_back(const _Tp& node) {
    list_node<_Tp>* _node = new list_node<_Tp>(node, NULL);
    if (m_pHead == NULL) {
      m_pHead = _node;
    }
    else {
      m_pTail->m_pNext = _node;
    }
    m_pTail = _node;
  }

  template <class _Tp>
  list<_Tp>::iterator list<_Tp>::begin() {
    return list_iterator<_Tp>(m_pHead);
  }

  template <class _Tp>
  list<_Tp>::iterator list<_Tp>::end() {
    return list_iterator<_Tp>(NULL);
  }

}

test.cpp

/**
 *  Test.cpp
 *
 *  @author Raul Butuc.
 *  @version 1.0.0 16/03/2015
 */

#include <iostream>
#include "list.h"

using std::cout;
using namespace my_library;

int main(int argc, char* argv[]) {
  list<int> list;

  if (list.empty()) {
    std::cout << "List is empty" << "\n";
  }

  for (int i = 0; i < 100; i += 10) {
    list.push_back(i);
  }

  // Here it should allow me to write something like:
  // list<int>::iterator it = list.begin();
  // However, it does not. Could someone please explain
  // why that is so? Sorry if this is due to a naive mistake
  // but I am trying to learn. Thanks again :)
  list_iterator<int> it = list.begin();

  for (; it != list.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
  }
  std::cout << "\n";

  system("pause");
  return 0;
}

我在编译时遇到的错误

1>----- 构建开始：项目：列表，配置：调试 Win32 ------
1> Test.cpp
1>d:...\list_iterator.h(23): 错误 C2059: 语法错误: ' 1>\d:. ..\list_iterator.h(43)：见 引用类模板实例化 'my_library::list_iterator<_tp>' 正在编译
1>d:...\list_iterator.h(23): 错误 C2238: 意外令牌 前面的';'
1>d:...\list_iterator.h(40): 错误 C2143: 语法 错误：缺少';'在 ' 1>d:...\list_iterator.h(40) 之前： 错误 C4430：缺少类型说明符 - 假定为 int。注意：C++ 没有 支持 default-int
1>d:...\list_iterator.h(40): error C2238: ';' 之前的意外标记
1>d:...\list_iterator.h(41): 错误 C2061：语法错误：标识符“list_node”
1>d:...\list_iterator.h(46): 错误 C2061: 语法错误: 标识符 'list_node'
1>d:...\list_iterator.h(49): 警告 C4346: 'my_library::list_iterator<_tp>::iterator' : 从属名称不是 type
1> 带有'typename'前缀以表示类型
1>d:...\list_iterator.h(49): 错误 C2143: 语法错误: 缺少';' 在'&'
1>d:...\list_iterator.h(49) 之前：错误 C2065：'_Tp'： 未声明的标识符
1>d:...\list_iterator.h(49): 错误 C2923: 'my_library::list_iterator' : '_Tp' 不是有效的模板类型 参数“_Tp”的参数
1>d:...\list_iterator.h(53): 错误 C2509：“++”：未在中声明的成员函数 'my_library::list_iterator'
1>
d:...\list_iterator.h(18) : 见声明 'my_library::list_iterator'
1>d:...\list_iterator.h(53): 致命 错误 C1903：无法从先前的错误中恢复；停止 编译
========== 构建：0 成功，1 失败，0 最新，0 跳过 ==========

非常感谢您抽出宝贵时间！

编辑：

感谢 mebob，这确实是主要问题。但是，在修复之后，我在 list_iterator.h 的第 52 行和第 56 行遇到了一些错误：

1>d:\programming - 数据结构\list\list\list_iterator.h(52)： 警告 C4346：“my_library::list_iterator::iterator”：依赖 name 不是类型
1> 前缀以 'typename' 表示 类型
1>d:\programming - 数据 结构\列表\列表\list_iterator.h（52）：错误C2143：语法错误： 失踪 ';'在“&”之前
1>d:\programming - 数据 结构\列表\列表\list_iterator.h（52）：错误C2065：'T'： 未声明的标识符
1>d:\programming - 数据 结构\列表\列表\list_iterator.h（52）：错误C2923： 'my_library::list_iterator' : 'T' 不是有效的模板类型 参数“T”的参数
1>d:\programming - data 结构\列表\列表\list_iterator.h（56）：错误C2509：'++'：成员 函数未在“my_library::list_iterator”中声明
1>
d:\programming - 数据结构\list\list\list_iterator.h(21)：见 'my_library::list_iterator'
1>d:\programming 的声明 - 数据结构\list\list\list_iterator.h(56)：致命错误 C1903： 无法从以前的错误中恢复；停止编译

我还在所有类中从 _Tp 更改为 T（在我的代码中，这里没有更新）

编辑2：

即使克服了这些错误，它似乎也无法编译，这一次是因为操作符。

直接涉及的代码是：

  // other code...
  template <class _Tp>
  typename list_iterator<_Tp>::pointer list_iterator<_Tp>::operator->() {
    return m_pNode;
  }

  template <class _Tp>
  bool list_iterator<_Tp>::operator==(const typename list_iterator<_Tp>::iterator& other) const {
    /*  error C2678: binary '->' : no operator found which takes a left-hand operand
      of type 'const my_library::list_iterator<_Tp>' (or there is no acceptable conversion) */
    return m_pNode == other->m_pNode;
  }
  // other code...

来自 list_iterator.h

Answer 1

你必须有前向声明，像这样：

template <class _Tp> class list;
template <class _Tp> class list_iterator;

在您的朋友声明之前，否则，当编译器看到 friend class list 时，它不知道需要一个模板参数列表。

至于您的其他错误，您必须使用const typename list_iterator<_Tp>::iterator& 作为您的类型。每当您引用属于模板化类（或结构）成员的类型时，您必须事先使用 typename 关键字向编译器说明您期望它是一个类型。

您的最后一个错误仅仅是因为您试图在 const 上调用非 const operator->()。解决方法是只创建一个返回 const 指针的 const 版本。

另外，正如 Neil Kirk 评论的那样，_Tp 可能是一个保留标识符，所以你不应该使用它。