继承 reverse_iterator 中用户定义迭代器的所有函数

Question

我正在为 C++11 编写 JSON class，请参阅 http://github.com/nlohmann/json。我的中央数据结构是 class 将 JSON 值类型（空、数组、对象、字符串、布尔、数字）包装在一个联合中，并通过一个漂亮的 C++ 接口提供它。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 "wrapper" 迭代器，它将调用委托给 operator++ 或 operator->到各自的成员变量。此外，我实现了两个额外的函数 std::string key() 来访问 JSON 对象的键和 reference value() 作为 operator*().

的别名

到目前为止，一切顺利（请参阅 https://github.com/nlohmann/json/blob/master/src/json.hpp 了解完整的源代码）...

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>; 和 using const_reverse_iterator = std::reverse_iterator<const_iterator>; 实现它们，一切都很好，但是函数 key() 和 value() 不适用于 reverse_iterator 或const_reverse_iterator 个对象。
如果我像 class reverse_iterator : public std::reverse_iterator<typename basic_json::iterator> 一样实现自己的 class reverse_iterator，我需要再次实现整个 class。仅提供 key() 和 value() 的实现是不够的，还要提供 operator++() 以及我希望使用 std::reverse_iterator 适配器免费获得的所有其他东西.

我花了相当多的时间寻找答案，但我发现的所有参考资料要么只是触及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：

如何从我的自定义 class iterator 创建一个 reverse_iterator 以便它继承尽可能多的功能？
如果超出标准内容的继承行为不会自动生效，我如何编写 reverse_iterator 而不完全重复自己？

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 post 更好的东西:-)

背景

所以我了解到的第一件事是 std::reverse_iterator 只不过封装了一个 "normal" 迭代器（称为 current，可通过 base() 访问）并建立反向迭代器的关系是 "one element more to the left" 而不是 "normal" 迭代器。

（图片来自cppreference.com）

通用解决方案

只要"normal"迭代器有标准接口，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 class 转换为反向迭代器。

以及成员函数

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，例如像

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。

向迭代器添加更多功能

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

为了丰富用户定义的反向迭代器，我们需要继承std::reverse_iterator<iterator>并委托对基础迭代器的调用。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 "off-by-one" 关系：

通过 base() 检索基本迭代器。
将其递减以指向 "right"（左侧，实际上...）元素。
调用所需的函数。

这样，我们就快完成了。几乎是因为上面代码中的 ...。剩下要做的是将对 operator++ 等函数的所有其他调用委托给基础 class。我现在找到了让其他人加入这个无聊代表团的方法。

所以 class 包含类似

的代码

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，它允许我们编码

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

正在清理

在关于 Github 的讨论中，gregmarr 建议将 reverse_iterator 和 const_reverse_iterator class 组合成一个模板 class 喜欢

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) {}

...
}

这允许写入

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

并且要快乐。

完整示例

完整代码见here。

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。

继承 reverse_iterator 中用户定义迭代器的所有函数

Inherit all functions from user-defined iterator in reverse_iterator

c++

inheritance

iterator

user-defined

reverse-iterator

背景

通用解决方案

向迭代器添加更多功能

正在清理

完整示例