＜C++＞反向迭代器

原创已于 2024-04-09 15:44:26 修改 · 326 阅读

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#c++ #开发语言

于 2023-11-16 09:45:46 首次发布

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本文详细介绍了STL中的反向迭代器构造方式，包括其与正向迭代器的关系，适配器模式的应用以及如何通过模板实现统一的反向迭代器。以list和vector为例，展示了如何在容器中使用rbegin和rend进行适配。

一、反向迭代器构造方式

1. 正向迭代器

        我们知道正向迭代器的设计：begin迭代器指向第一个数据，end迭代器指向最后一个数据的下一个位置。

        迭代器++，移向下一个数据，解引用得到数据的值。

        根据容器储存方式的不同，容器有不同类型的迭代器。

2. 反向迭代器

注意：rbegin迭代器指向最后一个数据的下一个位置，rend迭代器指向第一个数据，这里就体现了镜像对称，正向与反向迭代器成为对称关系。

可是，如果按照rebegin指向的位置，第一次解引用得到的应该是随机值，这是有问题的，那么stl解决方案是什么呢？它采用的方法是：解引用得到的是rebegin迭代器前一个位置的数据

为了简便，反向迭代器采用的是适配器模式，适配正向迭代器，反向迭代器的++将调用正向迭代器的--，反之亦然。

例如：

二、反向迭代器模板

我们给出统一的反向迭代器模板，对于各容器，由模板实现各自的迭代器。给模板什么正向迭代器，它就适配出相应容器的反向迭代器

#pragma once
namespace my_ReverseIterator
{
	template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
	struct ReverseIterator
	{
		typedef ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
		Iterator _it;

		ReverseIterator(Iterator it)
			:_it(it)
		{}

		Ref operator*()
		{
			Iterator tmp = _it;
			return *(--tmp);	//这里没有模板类型，该返回什么类型呢？1. 萃取 2. 使用者在模板处给出
		}

		Ptr operator->()
		{
			return &(operator*());

			//还可以写成
			//Iterator tmp = _it;
			//return &(*--tmp);
		}

		self& operator++()
		{
			--_it;
			return *this;
		}

		self& operator--()
		{
			++_it;
			return *this;
		}

		bool operator!=(const self& s) const
		{
			return _it != s._it;
		}
	};
}

成员变量

反向迭代器采用适配器模式，将iterator类型变量作为反向迭代器类的成员变量（同stack、queue、priotiry_queue的构造方法一样）
后两个模板类型与Iterator模板类型相同，用于不同权限的返回值，
Ref：T& 或 const T&
Ptr： T* 或 const T*

#pragma once

namespace my_ReverseIterator
{
	template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
	struct ReverseIterator
	{
		typedef ReserveIterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
        
        //成员变量
		Iterator _it;
	};
}

operator*

根据STL的构造，返回--后迭代器指向的数据
*(--tmp)实际上是调用了iterator类内部的operator*()函数，返回迭代器指向的数据的值

		Ref operator*() 
		{
			Iterator tmp = _it;
			return *(--tmp);	//这里没有模板类型，该返回什么类型呢？1. 萃取 2. 使用者在模板处给出
		}

operator->

同Iterator的operator->()设计思想，该函数是为了防止数据类型不是单一数据，可能是类或结构体，含有多数据时只有解引用是不够用的，是错误的
可以返回 &(operator*()) 也可返回 &(*--_tmp)，&(*--_tmp)表示的是：--tmp后，先调用tmp的operator*()函数，得到数据的值（可能是结构体，即自定义类型，也可能是单一的数据，即内置类型），再取地址即可

		Ptr operator->()
		{
            //Iterator tmp = _it;
            //return &(*--tmp);
			return &(operator*());
		}

operator++ && operator--

前置的++或--
返回引用，是因为*this表示的是反向迭代器这个类实例化的对象，它的生命周期是不在该operator++或--类内部的，所以可以返回引用

		self& operator++()
		{
			--_it;
			return *this;
		}

		self& operator--()
		{
			++_it;
			return *this;
		}

operator!=

反向迭代器的比较，比较低是成员变量iterator，比较iterator时，又会转换为iterator重载的operator!=函数
形参const修饰反向迭代器，常引用权限，外部的const是修饰 *this，表示不可修改this指针里的内容

		bool operator!=(const self& s) const
		{
			return _it != s._it;
		}

三、补充之前模拟实现的容器反向迭代器设计

我们补充上list、vector容器的迭代器

1. list

要将ReverseIterator头文件展开在list模拟实现的文件中，并展开命名空间域，这样编译器才会识别ReverseIterator这个类型

		typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;	//迭代器要公有，让外面可以使用
		typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
		typedef ReverseIterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
		typedef ReverseIterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;

		//用 end 适配 rbegin
		reverse_iterator rbegin()
		{
			return reverse_iterator(end());
		}

		//用 begin 适配 rend
		reverse_iterator rend()
		{
			return reverse_iterator(begin());
		}

		iterator begin()
		{
			//由指针类型隐式转换为iterator类
			//return _head->_next;

			//也可以用匿名对象
			return iterator(_head->_next);
		}

		iterator end()
		{
			return iterator(_head);
		}

2. vector

		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;
		//此时反向迭代器是自定义类型
		typedef ReverseIterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
		typedef ReverseIterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;

		reverse_iterator rbegin()
		{
			return reverse_iterator(end());
		}

		reverse_iterator rend()
		{
			return reverse_iterator(begin());
		}

		iterator begin()
		{
			return _start;
		}

		iterator end()
		{
			return _finish;
		}

其余容器也相同，读者可自行添加