总体目标

我管理一个对象集合(Collection of Real 作为一个简单的例子)。然后我在我的集​​合上定义了迭代器。这意味着:iterator、const_iterator、reverse_iterator 和 const_reverse_iterator。在这个例子中，我只关注iterator和const_iterator，其他两个非常相似。

之后，我想在我的集合上定义一个过滤器，它根据特定条件保留或不保留元素。例如，仅保留具有正值的 Real 实例。我还想只对保留的元素迭代我的集合。

我是如何实现这个集合的

对于这个例子，我在集合中的对象非常简单。目标只是拥有一个对象而不是原生类型:

struct Real
{
    public:
      double r;
};

然后我定义我的集合而不必知道里面的真实容器:

class Collection
{
  public:
    typedef std::vector<Real>::iterator iterator;
    typedef std::vector<Real>::const_iterator const_iterator;
  private:
    std::vector<Real> data;
  public:
    Collection() : data() {}
    Collection(unsigned long int n) : data(n) {}
    Collection(unsigned long int n, const Real& x) : data(n,x) {}
    Collection::iterator       begin()       { return this->data.begin(); }
    Collection::iterator       end()         { return this->data.end(); }
    Collection::const_iterator begin() const { return this->data.begin(); }
    Collection::const_iterator end() const   { return this->data.end(); }
};

在这个简单的例子中效果很好:

int main()
{
  Collection c(5);
  double k = 1.0;
  for(Collection::iterator it = c.begin(); it != c.end(); ++it)
  {
    it->r = k;
    k *= -2.0;
  }

  std::cout << "print c with Collection::iterator" << std::endl;
  for(Collection::iterator it = c.begin(); it != c.end(); ++it)
    std::cout << it->r << std::endl;

  std::cout << "print c with Collection::const_iterator" << std::endl;
  for(Collection::const_iterator it = c.begin(); it != c.end(); ++it)
    std::cout << it->r << std::endl;

  return 0;
}

这个程序写出了预期的输出:

print with Collection::iterator
1
-2
4
-8
16
print with Collection::const_iterator
1
-2
4
-8
16

我是如何实现过滤器的

现在我想创建一个抽象过滤器，具有指向集合的引用或指针、迭代器以及通过过滤器接受值的抽象函数。对于第一步，我只编写了没有迭代器的类:

class CollectionFilter
{
  private:
    Collection& col;
  public:
    CollectionFilter(Collection& c) : col(c) {}
    virtual ~CollectionFilter() {}
    Collection& collection() { return this->col; }
    iterator begin() { /* todo */ }
    iterator end() { /* todo */ }
    const_iterator begin() const { /* todo */ }
    const_iterator end() const { /* todo */ }
    virtual bool accept(const Real& x) const = 0;
};

然后，很容易创建一个实现特定条件的新过滤器:

class CollectionFilterPositive : public CollectionFilter
{
  public:
    CollectionFilterPositive(Collection& c) : CollectionFilter(c) {}
    virtual ~CollectionFilterPositive() {}
    virtual bool accept(const Real& x) const { return x.r >= 0.0; }
};

在过滤器中实现迭代器之前，我有一些评论/问题。

1. 此过滤器适用于非 const Collection&，那么，是否真的需要 begin() const 和 end() const 函数？如果是，为什么？
2. 我无法在 const Collection& 上应用过滤器，但这显然是我的目标所必需的。这样做的好方法是什么？我是否必须将 CollectionFilter 类复制到具有非常相似代码的 CollectionFilterConst 类？此外，对于必须从两个相似类继承的用户来说，此解决方案非常令人困惑。

然后，让我们来看看迭代器的实现。对于这个例子，我只写了 iterator 而没有写 const_iterator。我将其添加到我的类(class)中:

class CollectionFilter
{
  public:
    class iterator
    {
      private:
        CollectionFilter*    filter;
        Collection::iterator iter;
      public:
                  iterator(CollectionFilter* f, Collection::iterator i) : filter(f), iter(i) {}
                  iterator(const iterator& i) : filter(i.filter), iter(i.iter) {}
        iterator& operator = (const iterator& i) { this->filter = i.filter; this->iter = i.iter; return *this; }
        iterator& operator ++ ()
        {
          if(this->iter != this->filter->collection().end())
          {
            do
            {
              ++this->iter;
            } while(this->iter != this->filter->collection().end() && !this->filter->accept(*this->iter));
          }
        }
        iterator operator ++ (int) { /* similar */ }
        Real& operator * () { return *this->iter; }
        Collection::iterator operator -> () { return this->iter; }
        bool operator == (const iterator& i) const { return this->iter == i.iter; }
        bool operator != (const iterator& i) const { return this->iter != i.iter; }
    };
  public:
    iterator begin()
    {
      Collection::iterator it = this->col.begin();
      if(!this->accept(*it)) ++it;
      return CollectionFilter::iterator(this,it);
    }
    iterator end()
    {
      Collection::iterator it = this->col.end();
      return CollectionFilter::iterator(this,it);
    }
};

这在这个简单的例子中也很有效

int main()
{
  Collection c(5);
  double k = 1.0;
  for(Collection::iterator it = c.begin(); it != c.end(); ++it)
  {
    it->r = k;
    k *= -2.0;
  }

  std::cout << "print c with CollectionFilterPositive::iterator" << std::endl;  
  CollectionFilterPositive fc(c);
  for(CollectionFilterPositive::iterator it = fc.begin(); it != fc.end(); ++it)
    std::cout << it->r << std::endl;

  return 0;
}

给出预期的输出:

print with CollectionFilterPositive::iterator
1
4
16

再次，一些问题:

1. 我对这种方法完全错了吗？
2. 我想我必须复制 CollectionFilter::iterator 的代码来实现 CollectionFilter::const_iterator，只需稍作修改。有没有办法避免这段代码的重复(写了 8 次，如果我算上重复的类 CollectionFilterConst 和反向迭代器)？
3. 我对代码的常量正确性感到不满意。你看到一些问题了吗？

提前致谢!

最佳答案

1. This filter works on a non-const Collection&, then, are the begin() const and end() const function really required ? And if yes, why ?
2. I can't apply the filter on a const Collection&, but it's clearly required for my goal. What could be a good way to do that ? Have I to duplicate the class CollectionFilter to a class CollectionFilterConst with a very similar code ? Moreover this solution is quite confusing for the user having to inherit from two similar classes.

这些问题非常相关。基本上，将过滤限制为非常量 Collection 是否有意义？ ？这对我来说意义不大。我们没有修改 CollectionFilter对象，只有底层 Collection对象(可能)，以及 Filter 的功能与 Collection 是否无关是const .将所有这些放在一起，它需要一个模板:

template <typename C>
class Filter {
    static_assert(std::is_same<
                      std::decay_t<C>,
                      Collection
                  >::value, "Can only filter a Collection.");

    using collection_iterator = decltype(std::declval<C&>().begin());

    C& collection_;
public:
    Filter(C& collection) : collection_(collection) { }

    struct iterator { 
        /* TODO, use collection_iterator */
    };

    iterator begin() const { /* TODO */ };
    iterator end() const   { /* TODO */ };
};

这边，Filter<Collection>::collection_iterator是Collection::iterator和 Filter<const Collection>::collection_iterator是Collection::const_iterator .你不能做 Filter<std::vector<int>> .

这也回答了您的其他问题 - 这是一个 const - 过滤任何集合的正确、非重复方法。

为了避免额外的输入，您还可以创建一个构建器函数:

template <typename <typename> class F, typename C>
F<C> makeFilter(C& collection) {
    return F<C>(collection);
}

auto filter = makeFilter<CollectionFilterPositive>(some_collection);

const filter 的迭代器的 -ness将取决于 const -性 some_collection .

我也会调查 Boost.IteratorFacade写作 Filter::iterator ，它将为您节省一些时间和一些麻烦。

关于c++ - 自制迭代器的常量正确性，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/30711374/