在 C++17 中实现迭代器和const_iterator的正确方法是什么?

What is the correct way to implement iterator and const_iterator in C++17?

本文关键字：方法 是什么 iterator C++17 实现 迭代器 const      更新时间：2023-10-16

在实现自定义容器时，我到了需要实现迭代器的地步。当然，我不想为常量和非常量迭代器编写两次代码。我发现这个问题详细说明了可能的实现，如下所示：

template<class T>
class ContainerIterator {
using pointer = T*;
using reference = T&;
...
};
template<class T>
class Container {
using iterator_type = ContainerIterator<T>;
using const_iterator_type = ContainerIterator<const T>;
}

但我也发现了这个问题，它使用模板参数：

template<class T, bool IsConst>
class ContainerIterator {
using pointer = std::conditional_t<IsConst, const T*, T*>;
using reference = std::conditional_t<IsConst, const T&, T&>;
...
};
template<class T>
class Container {
using iterator_type = ContainerIterator<T, false>;
using const_iterator_type = ContainerIterator<T, true>;
}

第一个解决方案似乎更容易，但答案是从 2010 年开始的。 经过一些研究，似乎第一个版本没有被广泛使用，但我看不出为什么。 我觉得我错过了第一个版本的一些明显缺陷。

所以问题变成了：

  1. 第一个版本有什么问题吗？

  2. 如果不是，为什么版本 #2 似乎是 c++17 中的首选方式？或者为什么我应该更喜欢一个而不是另一个？

另外，是的，使用const_cast或简单地复制整个代码将是一种解决方案。但我不喜欢这两个。

第二个实现的要点是你没有复制的东西：使实现特定需求变得容易。也就是说，iterator必须隐式转换为const_iterator。

这里的困难在于保留琐碎的可复制性。如果要执行此操作：

template<class T>
class ContainerIterator {
using pointer = T*;
using reference = T&;
...
ContainerIterator(const ContainerIterator &) = default; //Should be trivially copyable.
ContainerIterator(const ContainerIterator<const T> &) {...}
};

那行不通。const const Typename解决到const Typename。因此，如果您使用const T实例化ContainerIterator，那么您现在有两个具有相同签名的构造函数，其中一个是默认的。好吧，这意味着编译器将忽略您对复制构造函数的默认值，从而使用您不平凡的复制构造函数实现。

这很糟糕。

有一些方法可以通过使用一些元编程工具来检测T的常量来避免这种情况，但修复它的最简单方法是将常量指定为模板参数：

template<class T, bool IsConst>
class ContainerIterator {
using pointer = std::conditional_t<IsConst, const T*, T*>;
using reference = std::conditional_t<IsConst, const T&, T&>;
...
ContainerIterator(const ContainerIterator &) = default; //Should be trivially copyable.
template<bool was_const = IsConst, class = std::enable_if_t<IsConst || !was_const>>>
ContainerIterator(const ContainerIterator<T, was_const> &) {...}
};

模板永远不会被视为复制构造函数，因此这不会干扰简单的可复制性。这也使用 SFINAE 在转换构造函数不是const迭代器的情况下消除转换构造函数。

还可以找到有关此模式的更多信息。

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