c++ - 为什么(必须)从 std::iterator 继承？

Question

据我了解，迭代器是一种为客户端提供接口(interface)以观察/迭代/传递自定义集合等内容的机制，而不破坏信息隐藏原则。 STL 容器有自己的迭代器，所以我们可以毫无问题地对它们使用 for ( : ) 和 for_each 循环。

我最初的问题是:为什么继承自 std::iterator？与以下示例相比，它提供了哪些附加功能:

SimpleArray.h

class SimpleArray
{
    int *arr;
    int n;
public:
    explicit SimpleArray(int = 1);
    ~SimpleArray();

    friend ostream& operator<<(ostream&, const SimpleArray&);
    friend istream& operator>>(istream&, SimpleArray&);

    // encapsulated "iterator"
    class Observer
    {
        int *p;
    public:
        Observer(int *value = nullptr) : p(value) {}
        Observer& operator++() { p++; return *this; }
        Observer operator++(int) { int *temp = p; p++; return Observer(temp); }
        bool operator==(Observer other) const { return p == other.p; }
        bool operator!=(Observer other) const { return p != other.p; }
        int& operator*() const { return *p; }
    };

    Observer begin() { return Observer(arr); }
    Observer end() { return Observer(arr + n - 1); }
};

源.cpp

int main()
{
    SimpleArray array(5);
    cin >> array;

    for (int item : array)
    {
        cout << item << " ";
    }

    cin.ignore();
    cin.get();
}

输入

1 2 3 4 5

begin() 和 end() 函数是公开的，Observer 封装了循环运行所需的所有运算符。代码编译。

输出

1 2 3 4 5

在用 std::for_each 尝试相同之后

std::for_each(array.begin(), array.end(), [](int item) { cout << item << " "; });

我遇到了一些编译器错误:

C2062: type 'unknown-type' unexpected   Observer
C2938: '_Iter_cat_t<SimpleArray::Observer>' : Failed to specialize alias template
C2794: 'iterator_category': is not a member of any direct or indirect base class of 'std::iterator_traits<_InIt>'

阅读关于 for_each 后，我发现它的类型参数必须满足一些要求，简而言之 - 是迭代器。

我现在的问题是:如果创建一个提供迭代功能的常规类相当容易，那么为什么这个函数(以及许多其他函数)以强制执行此标准的方式设计？

Answer 1

std::iterator 唯一提供的是成员类型iterator_category、value_type、difference_type、pointer 和 reference，它们是根据您提供的模板参数定义的。它没有任何其他成员。您可以自己定义这些成员类型。

真正的答案是你根本不需要从 std::iterator 继承并且它不会给你任何真正的优势。就C++而言，如果它看起来像一个迭代器，它就是一个迭代器。您只需要确保您的迭代器类型遵循此处概述的概念:https://en.cppreference.com/w/cpp/named_req/Iterator

std::iterator 在 C++17 中被弃用，因为它相对无用。