具有复杂值类型的迭代器:与value_type和引用混淆

Iterators with complex value type: confusion with value_type and reference

本文关键字：type value 引用 复杂 类型 迭代器      更新时间：2023-10-16

我想创建一个自定义迭代器包装器，例如，enumerate：给定一对类型T的迭代器，它将返回一个可迭代的超过类型std::pair<const int, T&>，其中该对的第一个元素将取值0,1,2，依此类推。

我在弄清楚我的迭代器应该value_type和reference什么时遇到问题。我想支持两种行为：

首先，引用基础序列的值：

for (auto& kv: enumerate(my_vec)) {
kv.second = kv.first;
}

(有点std::iota);

其次，复制值：

std::vector<int> a{10, 20, 30};
auto copy = *enumerate(a).begin();
a[0] = 15;
std::cout << copy.first << " " << copy.second; // 0 10

我很困惑Iterator::operator*()的返回类型应该是什么.如果std::pair<const int, T&>则在第二个示例中不会复制值。如果它是std::pair<const int, T>那么在第一个例子中，就不可能引用基础值。我应该做什么，应该value_type什么，reference和pointer这种迭代器的typedefs？

这是我实现它的尝试。它支持引用，但不支持复制。

template<typename T>
struct Iterator {
using TT = typename std::iterator_traits<T>::value_type;
using value_type = std::pair<const int, TT>;
using reference = std::pair<const int&, typename std::iterator_traits<T>::reference>;
using pointer = value_type*;
using iterator_category = std::forward_iterator_tag;
using difference_type = std::ptrdiff_t;
std::pair<int, T> it;
Iterator(T iterator) : it(0, iterator) {}
bool operator==(const Iterator& other) const { return it.second == other.it.second; }
bool operator!=(const Iterator& other) const { return it.second != other.it.second; }
reference operator*() { return { it.first, *it.second }; }
Iterator& operator++() { ++it.first; ++it.second; return *this; }
};

附言我刚刚检查过，boost：：适配器：：索引遇到同样的问题并且不复制该值。

这个问题类似于std::vector<bool>，您希望提供一个代理，它的作用就像引用一样，但也支持值语义。

但不同的是，所涉及的类型不受限制，涉及两个参考，并且弹出各种毛茸茸。下面是一个部分实现，它说明了您遇到的一些问题

#include<iterator>
#include<functional>
template<typename F, typename S, bool defined = true>
struct sfinae_difference_type {};
template<typename F, typename S>
struct sfinae_difference_type<F, S, 
std::is_same_v<typename std::iterator_traits<F>::difference_type, 
typename std::iterator_traits<S>::difference_type>>
{
using difference_type = typename std::iterator_traits<F>::difference_type;
};
template<typename F, typename S>
class pair_iterator : sfinae_difference_type<F, S>
{
using Fvalue_type = typename std::iterator_traits<F>::value_type;
using Svalue_type = typename std::iterator_traits<S>::value_type;
using Freference = typename std::iterator_traits<F>::reference;
using Sreference = typename std::iterator_traits<S>::reference;
F f;
S s;
public:
using value_type = std::pair<Fvalue_type, Svalue_type>;
struct reference
{
Freference first;
Sreference second;
reference() = delete;
reference(const reference& other) : first{other.first}, second{other.second} {} 
reference& operator=(const reference& rhs)
{
first = rhs.first;
second = rhs.second;
return *this;
}
operator value_type() { return {f, s}; }
private:
reference(Freference f, Sreference s) : first{f}, second{s} {}
friend pair_iterator;
};
struct pointer
{
// similar to reference
};
pair_iterator() = default;
pair_iterator(const pair_iterator&) = default;
pair_iterator(F f, S s) : f{f}, s{s} {}
pair_iterator& operator++() { ++f; ++s; return *this; }
reference operator*() { return {*f, *s}; }
pointer operator->() { return {f.operator->(), s.operator->()}; }
bool operator==(const pair_iterator& other)
{
return f == other.f && s == other.s;
}
};

然后，您可以将其用作

#include<vector>
#include<list>
#include<iostream>
int main()
{
std::vector v{1, 2, 3, 4, 5};
std::list l{6, 7, 8, 9, 10};
pair_iterator begin{v.begin(), l.begin()}, end{v.end(), l.end()};
for(; begin != end; ++begin)
std::cout << begin->first << ' ' << begin->second << 'n';
}

住

一些显而易见的问题：

  1. 实施是乏味的。拥有 sfinae 友好的类型别名和适当的代理需要大量的样板文件。
  2. 代理的语义可能会令人困惑。将一个reference复制/分配给另一个是什么意思？auto is_this_a_copy = *it应该怎么做？
  3. 平等是什么意思？两个内部迭代器是否必须相等才能相等？这打破了与结束迭代器的比较。

所有这些都必须敲定才能使其发挥作用，并且没有一个简单的答案。

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