反转按需迭代器答案

【问题标题】：Reversing an on-demand iterator反转按需迭代器
【发布时间】：2014-01-13 23:50:39
【问题描述】：

我有一个迭代器DataIterator，它按需生成值，因此取消引用运算符返回一个数据，而不是数据&。我认为这是一件好事，直到我尝试通过将数据 DataIterator 包装在 reverse_iterator 中来反转数据。

DataCollection collection

std::reverse_iterator<DataIterator> rBegin(iter) //iter is a DataIterator that's part-way through the collection
std::reverse_iterator<DataIterator> rEnd(collection.cbegin());

auto Found = std::find_if(
    rBegin, 
    rEnd,
    [](const Data& candidate){
        return candidate.Value() == 0x00;
});

当我运行上面的代码时，它永远不会找到值等于 0 的 Data 对象，即使我知道存在一个。当我在谓词中插入断点时，我会看到奇怪的值，这些值我从未想过会看到，例如 0xCCCC - 可能是未初始化的内存。发生的情况是 reverse_iterator 的取消引用运算符看起来像这样（来自 xutility - Visual Studio 2010）

Data& operator*() const
{   // return designated value
    DataIterator _Tmp = current;
    return (*--_Tmp); //Here's the problem - the * operator on DataIterator returns a value instead of a reference
}

最后一行是问题所在 - 创建一个临时数据并返回对该数据的引用。引用立即无效。

如果我将 std::find_if 中的谓词更改为采用 (Data Candidate) 而不是 (const Data& Candidate)，则该谓词有效 - 但我很确定我只是对那里未定义的行为感到幸运。引用无效，但我会在内存被破坏之前制作数据副本。

我能做什么？

修复我的 DataIterator 以使 operator* 返回 Data& 而不是 Data？我真的不明白这怎么可能。我的 DataIterator 返回 Data 而不是 Data& 的全部意义在于我没有空间将整个未压缩数据集保存在内存中，因此我创建了您想要按需查看的项目。 ~~也许我可以保留“当前”数据值 - 但是当您增加或减少 DataIterator 时，该引用将变得无效。~~ 编辑 one of the answers suggests a shared_ptr
编写一个reverse_iterator 的特化并使其取消引用运算符返回一个值而不是引用？这似乎是一项令人沮丧的工作，但可以理解，因为我的 DataIterator 在这里表现不佳 - 而不是 STL 的其余部分。
按照同样的思路，也许可以创建一个反向的 find_if - 可能比专门化 reverse_iterator 工作更少。
其他我没想到的东西

我可以对 DataIterator 做些什么来防止其他人在 6 个月后尝试同样的事情时花半天时间找出问题所在？

【问题讨论】：

为什么要为这个任务选择迭代器？
将数据复制到vector<Data>，并在该向量上使用reverse_iterator
选择了一个迭代器，因为底层数据非常非常大，但是被压缩了。迭代器解压缩数据，在您迭代数据时一次一个项目。这让我们可以查看数据集，并懒惰地创建派生数据集，而无需在内存中保留多个非常大的数据集。
std::reverse_iterator 要求其参数是双向迭代器 (C++11§[reverse.iter.requirements]/1)。您的迭代器充其量是一个输入迭代器，因为即使是低级的 Forward 迭代器也需要 operator* 才能评估为 value_type& ([forward.iterators]/1)。您必须编写自己的专业化 reverse_iterator。
@PeteBaughman 这无疑是标准库中最严重的设计缺陷之一，就在 iostream 中将 I/O、格式化、国家化和字符编码耦合在一起。 Boost 的人在不久前做了很多工作来分离迭代器中的遍历和访问的概念（New Iterator Concepts），甚至有一些语言委员会的提案文件，但我认为它没有任何结果。

标签： c++ stl iterator reverse-iterator

【解决方案1】：

并不是说我非常喜欢这个想法，但是如果你堆分配了一个 Data 对象，然后将一个引用返回给一个 shared_ptr 给它，那么如果需要，并且让您在前进时“忘记”它。

另一方面，实现自己的原生 reverse_iterator 可能是一个更大的胜利。这就是我为自己的链表所做的，因为我没有使用像gcc 这样的哨兵对象，也不能使用std::reverse_iterator。真的没那么难。

【讨论】：

对 shared_ptr 的引用是否使其保持活动状态？无论如何 - 如果我重新开始，那么某种类型的引用计数可能是要走的路。不幸的是，我认为现在对现有代码库的改动太大了。
对shared_ptr 的引用本身不会使其保持活动状态，但如果有人想使用它，他们可能会将其复制到另一个shared_ptr 中。这将使它保持活力。
知道了——我脑子里缺少的步骤是将 shared_ptr 缓存在迭代器的私有字段中。当您移动迭代器时，私有字段会被清除，如果其他人在此期间抓取了一个副本，则底层数据仍然存在
@woolstar 返回shared_ptr 时，您应该始终按值返回它，而不是作为参考。

【解决方案2】：

这是因为reverse_iterator接口是在decltype存在之前设计的。今天，那将被写成

auto operator*() const -> decltype(*current)
{   // return designated value
    DataIterator _Tmp = current;
    return (*--_Tmp);
}

和in C++14，甚至不需要尾随返回类型，因为它可以被推断出来。

decltype(auto) operator*() const
{   // return designated value
    DataIterator _Tmp = current;
    return (*--_Tmp);
}

【讨论】：

天哪.. C++14 代码看起来很整洁。但是，我不确定我会对此感到满意。我的意思是，我认为它太像 C# 和 javascript 中的 var 了。只是看到我喜欢的类型。虽然很方便，而且我第一次看到这个。来自我的 +1。

【解决方案3】：

我最终在 cmets 中接受了凯西的建议。他没有将其发布为我可以接受的答案，因此我将自己写出来。

我对 DataIterator 的 reverse_iterator 进行了专门化，它返回一个值而不是一个引用。这涉及从 xutility 复制/粘贴实现，将模板参数之一指定为 DataIterator，并更改

reference operator*() const

到

value operator*() const

【讨论】：