c++ - 继承reverse_iterator中用户自定义迭代器的所有函数

Question

我正在为 C++11 编写一个 JSON 类，请参阅 http://github.com/nlohmann/json .我的中心数据结构是一个将 JSON 值类型(null、array、object、string、bool、number)包装在一个 union 中并通过一个漂亮的 C++ 接口(interface)提供它的类。由于数组(通过 std::vector 实现)和对象( std::map )带有它们自己的迭代器，我实现了一个“包装器”迭代器，它将调用委托(delegate)给 operator++。或 operator->到各自的成员变量。此外，我还实现了两个附加功能 std::string key()访问 JSON 对象的键和 reference value()作为 operator*() 的别名.

到目前为止，一切顺利(完整源代码请参见 https://github.com/nlohmann/json/blob/master/src/json.hpp)...

然后我想实现reverse_iterator和 const_reverse_iterator .问题就在这里开始了。

• 如果我通过 using reverse_iterator = std::reverse_iterator<iterator>; 了解它们和 using const_reverse_iterator = std::reverse_iterator<const_iterator>; , 一切都很好，但是函数 key()和 value()不适用于 reverse_iterator或 const_reverse_iterator对象。
• 如果我实现自己的类 reverse_iterator喜欢class reverse_iterator : public std::reverse_iterator<typename basic_json::iterator> ，我需要再次实现整个类(class)。给出 key() 的实现是不够的和 value() , 也为 operator++()以及我希望使用 std::reverse_iterator 免费获得的所有其他东西适配器。

我花了很多时间寻找答案，但我发现的所有引用资料要么只是触及了不完整的玩具示例的表面，要么得出的结论是迭代器是一项艰巨的工作，应该转向 Boost...

所以这是我的问题:

1. 如何创建 reverse_iterator来 self 的定制类(class) iterator使其继承尽可能多的功能？
2. 如果超出标准的继承行为不会自动起作用，我该如何编写 reverse_iterator没有完全重复我自己？

非常感谢任何帮助!

Answer 1

不幸的是，我没有收到答复，所以这就是我所做的。也许一个丑陋的解决方案会激起某人发布更好的东西:-)

背景

所以我学到的第一件事是 std::reverse_iterator无非是封装一个“普通”迭代器(称为 current ，可通过 base() 访问)并建立反向迭代器的关系是“比“普通”迭代器“向左多一个元素”。

(图片来自cppreference.com)

通用解决方案

只要“普通”迭代器具有标准接口(interface)并且不使用任何附加函数，行

using reverse_iterator = std::reverse_iterator<iterator>;
using const_reverse_iterator = std::reverse_iterator<const_iterator>;

足以自动将您自己的迭代器类转换为反向迭代器。

还有成员函数

reverse_iterator rbegin() { return reverse_iterator(end()); }
reverse_iterator rend() { return reverse_iterator(begin()); }
const_reverse_iterator crbegin() const { return const_reverse_iterator(cend()); }
const_reverse_iterator crend() const { return const_reverse_iterator(cbegin()); }

反向迭代是可能的，例如这样的代码

for (my_container::reverse_iterator rit = c.rbegin(); rit != c.rend(); ++it)
{
   // rit will iterator container c in reverse order
}

有效。

为迭代器添加更多功能

正如我在问题中所写，我扩展了 iterator与另外两个成员一起上课，key()和 value() .前者允许在迭代期间快速访问 JSON 对象的键。后者的别名写成it.value()而不是 *it .不幸的是，上述方法没有将这些功能继承到reverse_iterator。 .

为了丰富用户自定义的反向迭代器，我们需要继承自std::reverse_iterator<iterator>并将调用委托(delegate)给基本迭代器。不幸的是，除了手动执行此操作外，我没有找到其他方法。对于提到的功能，这看起来如下:

class reverse_iterator : public std::reverse_iterator<iterator>
{
  ...

  std::string key() const
  {
      auto it = --this->base();
      return it.key();
  }

  reference value() const
  {
      auto it = --this->base();
      return it.operator * ();
  }  
}

最棘手的部分是您需要手动实现“逐一”关系:

1. 通过 base() 检索基础迭代器.
2. 将其递减以指向“右”(实际上是左...)元素。
3. 调用所需的函数。

至此，我们就快完成了。几乎，因为 ...在上面的代码中。剩下要做的是将所有其他调用委托(delegate)给函数，如 operator++到基类。我现在找到了让其他人加入这个无聊代表团的方法。

所以该类包含如下代码

using base_iterator = std::reverse_iterator<iterator>;

reverse_iterator operator++(int)
{
    return base_iterator::operator++(1);
}

reverse_iterator& operator++()
{
    base_iterator::operator++();
    return *this;
}

(注意 base_iterator 的定义。)

就是这样。我们现在有用户定义的反向迭代器，它允许我们编写代码

for (my_container::reverse_iterator rit = c.rbegin(); rit != c.rend(); ++it)
{
   std::cout << rit.key() << '\n';
}

清理

在 Github 上的讨论中，gregmarr建议结合reverse_iterator和 const_reverse_iterator将类合并到单个模板类中，例如

template<typename Base>
class json_reverse_iterator : public std::reverse_iterator<Base>
{
  public:
    /// shortcut to the reverse iterator adaptor
    using base_iterator = std::reverse_iterator<Base>;
    /// the reference type for the pointed-to element
    using reference = typename Base::reference;

    /// create reverse iterator from iterator
    json_reverse_iterator(const typename base_iterator::iterator_type& it)
        : base_iterator(it) {}

    /// create reverse iterator from base class
    json_reverse_iterator(const base_iterator& it) : base_iterator(it) {}

...
}

这允许写

using reverse_iterator = json_reverse_iterator<iterator>;
using const_reverse_iterator = json_reverse_iterator<const_iterator>;

要快乐。

完整示例

参见 here获取完整代码。

我仍然希望看到一个避免重复大多数功能的解决方案，但这个对我来说已经足够好了。由于我已经有一段时间没有找到更好的东西了，所以我决定分享它。