创建自己的迭代器

Question

我正在尝试学习C ++，所以如果这个问题显示出基础知识的缺乏，请原谅，因为事实上，我确实缺乏基础知识。

我想要一些帮助，想知道如何为我创建的一个类创建迭代器。

我有一个名为“Shape”的类，它具有Points的容器。 我有一个名为“Piece”的类，它引用一个Shape并为该Shape定义位置。 Piece没有Shape，它只是引用了一个Shape。

我希望看起来像Piece是一个包含Points的容器，这些Points与其引用的Shape的Points相同，但偏移了Piece的位置。

我希望能够遍历Piece的Points，就好像Piece本身是一个容器一样。我已经做了一些阅读，没有找到任何有帮助的东西。非常感谢您提供的任何指针。

- Howard May

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发布示例代码可以更好地描述您正在做的内容，比仅使用纯英文文本更加清晰明了。 - Greg Rogers

创建自定义迭代器可能不是一个基础主题，至少属于中级水平。 - ldog

Answer 1

/编辑：我明白了，实际上在这里需要一个独立的迭代器（我先前误读了问题）。尽管如此，我仍然让下面的代码保留下来，因为它在类似情况下可能是有用的。

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这里实际上需要一个独立的迭代器吗？也许将所有必需的定义转发到容纳实际Points的容器中就足够了：

// Your class `Piece`
class Piece {
private:
    Shape m_shape;

public:

    typedef std::vector<Point>::iterator iterator;
    typedef std::vector<Point>::const_iterator const_iterator;

    iterator begin() { return m_shape.container.begin(); }

    const_iterator begin() const { return m_shape.container.begin(); }

    iterator end() { return m_shape.container.end(); }

    const_iterator end() const { return m_shape.const_container.end(); }
}

假设您内部使用了 vector，但该类型可以轻松适应。

- Konrad Rudolph

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也许他想使用STL算法或函数式特性来操作他的类... - gbjbaanb

原始问题确实指出，片段容器的迭代器在返回值时应当修改它们。这将需要一个单独的迭代器，尽管它可能应该从原始迭代器继承或以其他方式获取。 - workmad3

@gbjbaanb：我的代码的好处是它可以被STL算法使用。 - Konrad Rudolph

几年过去了，这仍然是谷歌搜索结果中排名靠前的内容之一... 现在可以通过像这样做来概括： auto begin() -> decltype(m_shape.container.begin()) { return m_shape.container.begin(); } - user2962533

Answer 2

你应该使用Boost.Iterators。它包含多个模板和概念，用于实现新迭代器和适配器的现有迭代器。我已经写了一篇关于这个主题的文章; 它在2008年12月的ACCU杂志中。它讨论了一个（在我看来）优雅的解决方案，可以从对象中公开成员集合，使用Boost.Iterators。

如果你只想使用STL，Josuttis书有一章关于实现自己的STL迭代器。

- Roel

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只是一小点备注：这本书讲的是C++标准库，而不是STL——它们虽然有所不同，但常常会被混淆（我曾经也犯过这个错误）。 - CppChris

Answer 3

这里有一篇绝佳的文章《设计类STL自定义容器》，它解释了如何设计一个类似STL容器的基本概念，包括相应的迭代器类。反向迭代器（稍微难一些）则留作练习。

希望对你有所帮助！

- Abhay

Answer 4

您可以阅读这篇ddj文章

基本上，继承自std::iterator可以为您完成大部分工作。

- gbjbaanb

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请注意，从C++17开始，std::iterator被标记为已弃用。 - mandrake

Answer 5

在C++中编写自定义迭代器可能会非常冗长和复杂难懂。

由于我找不到一种最简单的编写自定义迭代器的方式，因此我编写了this template header，可以提供帮助。例如，要使Piece类可迭代：

#include <iostream>
#include <vector>

#include "iterator_tpl.h"

struct Point {
  int x;
  int y;
  Point() {}
  Point(int x, int y) : x(x), y(y) {}
  Point operator+(Point other) const {
    other.x += x;
    other.y += y;
    return other;
  }
};

struct Shape {
  std::vector<Point> vec;
};

struct Piece {
  Shape& shape;
  Point offset;
  Piece(Shape& shape, int x, int y) : shape(shape), offset(x,y) {}

  struct it_state {
    int pos;
    inline void next(const Piece* ref) { ++pos; }
    inline void begin(const Piece* ref) { pos = 0; }
    inline void end(const Piece* ref) { pos = ref->shape.vec.size(); }
    inline Point get(Piece* ref) { return ref->offset + ref->shape.vec[pos]; }
    inline bool equal(const it_state& s) const { return pos == s.pos; }
  };
  SETUP_ITERATORS(Piece, Point, it_state);
};

然后你就可以将其用作普通的STL容器：

int main() {
  Shape shape;
  shape.vec.emplace_back(1,2);
  shape.vec.emplace_back(2,3);
  shape.vec.emplace_back(3,4);

  Piece piece(shape, 1, 1);

  for (Point p : piece) {
    std::cout << p.x << " " << p.y << std::endl;
    // Output:
    // 2 3
    // 3 4
    // 4 5
  }

  return 0;
}

它还允许添加其他类型的迭代器，如const_iterator或reverse_const_iterator。

我希望这有所帮助。

- VinGarcia

Answer 6

解决您的问题并不是创建自己的迭代器，而是使用现有的STL容器和迭代器。将每个形状中的点存储在像vector这样的容器中。

class Shape {
    private:
    vector <Point> points;

从那时起，您接下来要做什么取决于您的设计。最好的方法是迭代Shape内部的方法中的点。

for (vector <Point>::iterator i = points.begin(); i != points.end(); ++i)
    /* ... */

如果您需要访问 Shape 外部的点（这可能是设计不足的标志），您可以在 Shape 中创建方法，返回点的迭代器访问函数（在这种情况下，还需为点容器创建公共 typedef）。请参考 Konrad Rudolph 的答案以获取此方法的详细信息。

- Diomidis Spinellis

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他仍然需要创建自己的迭代器，将请求转发到那个形状中的方块。在这里，自定义迭代器是一个很棒的工具，使用起来非常优雅。 - Roel