基于指针的基本随机访问迭代器的代码？

Question

我从未实现过类似 STL 的迭代器，我试图了解如何实现基于指针的非常基本的东西。一旦我有了这门课，我就可以修改它来做更复杂的事情。因此，这是第一步，我需要它坚如磐石才能理解如何编写我自己的迭代器（无需提升）。

我已经编写了以下代码，并且我知道其中有错误。你能帮我正确设计一个受此启发的随机访问迭代器类吗：

template<Type> class Container<Type>::Iterator : public std::iterator<random_access_iterator_tag, Type>
{
    // Lifecycle:
    public:
        Iterator() : _ptr(nullptr) {;}
        Iterator(Type* rhs) : _ptr(rhs) {;}
        Iterator(const Iterator &rhs) : _ptr(rhs._ptr) {;}

    // Operators : misc
    public:
        inline Iterator& operator=(Type* rhs) {_ptr = rhs; return *this;}
        inline Iterator& operator=(const Iterator &rhs) {_ptr = rhs._ptr; return *this;}
        inline Iterator& operator+=(const int& rhs) {_ptr += rhs; return *this;}
        inline Iterator& operator-=(const int& rhs) {_ptr -= rhs; return *this;}
        inline Type& operator*() {return *_ptr;}
        inline Type* operator->() {return _ptr;}
        inline Type& operator[](const int& rhs) {return _ptr[rhs];}

    // Operators : arithmetic
    public:
        inline Iterator& operator++() {++_ptr; return *this;}
        inline Iterator& operator--() {--_ptr; return *this;}
        inline Iterator& operator++(int) {Iterator tmp(*this); ++_ptr; return tmp;}
        inline Iterator& operator--(int) {Iterator tmp(*this); --_ptr; return tmp;}
        inline Iterator operator+(const Iterator& rhs) {return Iterator(_ptr+rhs.ptr);}
        inline Iterator operator-(const Iterator& rhs) {return Iterator(_ptr-rhs.ptr);}
        inline Iterator operator+(const int& rhs) {return Iterator(_ptr+rhs);}
        inline Iterator operator-(const int& rhs) {return Iterator(_ptr-rhs);}
        friend inline Iterator operator+(const int& lhs, const Iterator& rhs) {return Iterator(lhs+_ptr);}
        friend inline Iterator operator-(const int& lhs, const Iterator& rhs) {return Iterator(lhs-_ptr);}

    // Operators : comparison
    public:
        inline bool operator==(const Iterator& rhs) {return _ptr == rhs._ptr;}
        inline bool operator!=(const Iterator& rhs) {return _ptr != rhs._ptr;}
        inline bool operator>(const Iterator& rhs) {return _ptr > rhs._ptr;}
        inline bool operator<(const Iterator& rhs) {return _ptr < rhs._ptr;}
        inline bool operator>=(const Iterator& rhs) {return _ptr >= rhs._ptr;}
        inline bool operator<=(const Iterator& rhs) {return _ptr <= rhs._ptr;}

    // Data members
    protected:
        Type* _ptr;
};

非常感谢。

Answer 1

您的代码存在以下问题：

• 您没有遵循三/五规则。在您的情况下，最好的选择是不要声明任何自定义析构函数、复制/移动构造函数或复制/移动赋值运算符。让我们遵循所谓的零规则。
• Iterator(Type* rhs) 可以是私有的，Container 可以标记为Iterator 的朋友，但这不是绝对必要的。
• operator=(Type* rhs) 是个坏主意。这不是类型安全的意义所在。
• post-in(de)crementation 应该返回Iterator，而不是Iterator &。
• 添加两个迭代器没有任何意义。
• 减去两个迭代器应该返回一个差异，而不是一个新的迭代器。
• 您应该使用std::iterator<std::random_access_iterator_tag, Type>::difference_type 而不是const int &。
• 如果方法不修改对象，则应标记为const。

有用资源：RandomAccessIterator @ cppreference.com

这是您的代码的固定版本：

template<typename Type>
class Container<Type>::Iterator : public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, Type>
{
public:
    using difference_type = typename std::iterator<std::random_access_iterator_tag, Type>::difference_type;
    
    Iterator() : _ptr(nullptr) {}
    Iterator(Type* rhs) : _ptr(rhs) {}
    Iterator(const Iterator &rhs) : _ptr(rhs._ptr) {}
    /* inline Iterator& operator=(Type* rhs) {_ptr = rhs; return *this;} */
    /* inline Iterator& operator=(const Iterator &rhs) {_ptr = rhs._ptr; return *this;} */
    inline Iterator& operator+=(difference_type rhs) {_ptr += rhs; return *this;}
    inline Iterator& operator-=(difference_type rhs) {_ptr -= rhs; return *this;}
    inline Type& operator*() const {return *_ptr;}
    inline Type* operator->() const {return _ptr;}
    inline Type& operator[](difference_type rhs) const {return _ptr[rhs];}
    
    inline Iterator& operator++() {++_ptr; return *this;}
    inline Iterator& operator--() {--_ptr; return *this;}
    inline Iterator operator++(int) const {Iterator tmp(*this); ++_ptr; return tmp;}
    inline Iterator operator--(int) const {Iterator tmp(*this); --_ptr; return tmp;}
    /* inline Iterator operator+(const Iterator& rhs) {return Iterator(_ptr+rhs.ptr);} */
    inline difference_type operator-(const Iterator& rhs) const {return _ptr-rhs.ptr;}
    inline Iterator operator+(difference_type rhs) const {return Iterator(_ptr+rhs);}
    inline Iterator operator-(difference_type rhs) const {return Iterator(_ptr-rhs);}
    friend inline Iterator operator+(difference_type lhs, const Iterator& rhs) {return Iterator(lhs+rhs._ptr);}
    friend inline Iterator operator-(difference_type lhs, const Iterator& rhs) {return Iterator(lhs-rhs._ptr);}
    
    inline bool operator==(const Iterator& rhs) const {return _ptr == rhs._ptr;}
    inline bool operator!=(const Iterator& rhs) const {return _ptr != rhs._ptr;}
    inline bool operator>(const Iterator& rhs) const {return _ptr > rhs._ptr;}
    inline bool operator<(const Iterator& rhs) const {return _ptr < rhs._ptr;}
    inline bool operator>=(const Iterator& rhs) const {return _ptr >= rhs._ptr;}
    inline bool operator<=(const Iterator& rhs) const {return _ptr <= rhs._ptr;}
private:
    Type* _ptr;
};
  

Answer 2

总的来说，您的方法是正确的。 postfix increment/decrement operator should return by value，不作为参考。我也有疑问：

Iterator(Type* rhs) : _ptr(rhs) {;}

这告诉大家这个迭代器类是围绕指针实现的。我会尝试使此方法只能由容器调用。分配给指针也是如此。 添加两个迭代器对我来说毫无意义（我会留下“iterator+int”）。减去两个指向同一个容器的迭代器可能会有意义。

Answer 3

看看 Boost 是如何做到的，boost/container/vector.hpp - vector_const_iterator 和 vector_iterator 中的迭代器相当容易理解基于指针的迭代器。