c++ - 自定义双向迭代器的 reverse_iterator 上的 for_each 需要 OutputIterator

Question

我创建了一个简单的不可变双向迭代器:

#include <iostream>
#include <memory>
#include <iterator>
#include <vector>
#include <algorithm>

class my_iterator : public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, int
//, std::ptrdiff_t, int*, int
> {
  int d_val;
public:
  my_iterator() : d_val(0) {}
  my_iterator(int val) : d_val(val) {}

  my_iterator  operator--(int) { d_val--; return my_iterator(d_val + 1); }
  my_iterator &operator--()    { d_val--; return *this; }
  my_iterator  operator++(int) { d_val++; return my_iterator(d_val - 1); }
  my_iterator &operator++()    { d_val++; return *this; }

  int operator*() const { return d_val; }

  bool operator==(my_iterator const  &o) { return d_val == o.d_val; }
  bool operator!=(my_iterator const  &o) { return d_val != o.d_val ; }
};


int main() {
  std::reverse_iterator<my_iterator> reverse_it_begin(25);
  std::reverse_iterator<my_iterator> reverse_it_end(12);
  std::for_each(reverse_it_begin, reverse_it_end, [](int e){ std::cout << e << ' '; });
  std::cout << '\n';
}

迭代器是不可变的，因为 operator*() 返回一个 int 而不是 int 引用。据我所知，这是可能的，因为迭代器是否满足 BidirectionalIterator 概念或 OutputIterator 概念是正交的(所有 4 种组合都是可能的)。

但是，下面的代码会导致编译时错误，即:

/usr/include/c++/4.9/bits/stl_iterator.h:164:9: error: invalid initialization of non-const reference of type 'std::reverse_iterator<my_iterator>::reference {aka int&}' from an rvalue of type 'int'

完整上下文:

In file included from /usr/include/c++/4.9/bits/stl_algobase.h:67:0,
                from /usr/include/c++/4.9/bits/char_traits.h:39,
                from /usr/include/c++/4.9/ios:40,
                from /usr/include/c++/4.9/ostream:38,
                from /usr/include/c++/4.9/iostream:39,
                from prog.cpp:1:
/usr/include/c++/4.9/bits/stl_iterator.h: In instantiation of 'std::reverse_iterator<_Iterator>::reference std::reverse_iterator<_Iterator>::operator*() const [with _Iterator = my_iterator; std::reverse_iterator<_Iterator>::reference = int&]':
/usr/include/c++/4.9/bits/stl_algo.h:3755:6:   required from '_Funct std::for_each(_IIter, _IIter, _Funct) [with _IIter = std::reverse_iterator<my_iterator>; _Funct = main()::<lambda(int)>]'
prog.cpp:30:86:   required from here
/usr/include/c++/4.9/bits/stl_iterator.h:164:9: error: invalid initialization of non-const reference of type 'std::reverse_iterator<my_iterator>::reference {aka int&}' from an rvalue of type 'int'
  return *--__tmp;
        ^

Success time: 0 mem

关于 reverse_iterator 和 for_each 状态的 cppreference 页面分别需要 BidirectionalIterator 和 InputIterator。我认为这两个要求都得到了满足，但是 STL 仍然为引用分配了一个解除引用的值。

为什么 STL 的 for_each/reverse_iterator 期望迭代器上的 T &operator*() 不需要是 OutputIterator？

PS:注释行可以通过声明引用应按值存储来解决问题，当然这很 hacky。

Answer 1

它不需要 OutputIterator。问题是您的代码违反了所有输入迭代器^* 的基本要求:*r必须返回 reference ^**。您的代码定义了 my_iterator::reference作为int & (由于 std::iterator 的默认模板参数)，但是 operator*返回 int .

它对 reference 有效实际上不是引用类型(例如 istreambuf_iterator<charT>::reference 是 charT )，而是 operator*必须返回 reference . reverse_iterator依赖于此，因为它定义了它的 reference成员，因此它的返回类型 operator* ，作为其包装迭代器的 reference .

根据标准，对于前向迭代器或更强的迭代器，reference必须是引用类型。但是标准本身在调用 vector<bool>::iterator 时存在。一个随机访问迭代器(它的 operator* 必须返回一个代理)，委员会显然计划在 array_view proposal 上撒谎.所以在制作my_iterator::reference时int这意味着它在技术上不再是双向迭代器，实际上它可能会起作用。希望通过 Concepts，我们可以获得比目前更好、更细粒度的需求。

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_{^* 关于输出迭代器的标准存在矛盾。参见 LWG issue 2437 .}

_{^** 技术上，std::iterator_traits<It>::reference .对于类类型，iterator_traits默认情况下服从成员 typedef It::reference .}