容器 begin / end / cbegin / cend 语义，迭代器 / const_iterator 兼容性

Question

我一直在研究自定义 ReversibleContainer，我认为我走在正确的轨道上，但我在测试语义时遇到了障碍Container named requirements 这让我觉得我从根本上错误地实现了这一点。我正在使用 C++17。

特别是，我当前的实现有点像这样（请原谅错误，我在此处键入时将其浓缩为一个示例），其中：

Item 是容器持有的类型
element 是迭代器取消引用的类型（它可以转换为 Item）
struct 用于此代码段中的整体简洁性
只包含我认为相关的类型和成员

struct my_container {

    using value_type = Item;
    using reference = value_type &;
    using const_reference = const value_type &;
    using size_type = std::vector<Item>::size_type;
    using difference_type = std::vector<Item>::difference_type;

    struct element { 
        // ... 
    };

    // V is value type, D is part of forward/reverse iterator control
    template <typename V, int D> struct iterator_ {

        using iterator_category = std::random_access_iterator_tag;
        using value_type = V;
        using reference = V &;
        using pointer = V *;
        using difference_type = my_container::difference_type;

        iterator_ (); // custom
        iterator_ (const iterator_<V,D> &) = default;
        iterator_ (iterator_<V,D> &&) = default;
        ~iterator_ () = default;

        iterator_<V,D> & operator = (const iterator_<V,D> &) = default;
        iterator_<V,D> & operator = (iterator_<V,D> &&) = default;

        bool operator == (const iterator_<V,D> &) const;

        // ...

    };

    using iterator = iterator_<element, 1>;
    using const_iterator = iterator_<const element, 1>;
    using reverse_iterator = iterator_<element, -1>;
    using const_reverse_iterator = iterator_<const element, -1>;

    iterator begin ();
    iterator end ();
    const_iterator cbegin () const;
    const_iterator cend () const;

    reverse_iterator rbegin ();
    reverse_iterator rend ();
    const_reverse_iterator crbegin () const;
    const_reverse_iterator crend () const;

};

现在，我正在查看 begin、end、cbegin 和 cend 的操作语义（其中 a 是 my_container, C 是它的类型):

expression	return type	semantics
`a.begin()`	(const_)iterator	iterator to the first element of `a`
`a.end()`	(const_)iterator	iterator to one past the last element of `a`
`a.cbegin()`	const_iterator	`const_cast<const C&>(a).begin()`
`a.cend()`	const_iterator	`const_cast<const C&>(a).end()`

我当前实现的问题是这个从 cbegin（以及 cend）派生的表达式是无效的：

a.cbegin() == const_cast<const my_container&>(a).begin()

因为我的 iterator 和 const_iterator 类型不兼容，因为 const 通过 iterator_ 的模板参数包装在迭代器类型中，还因为我的 begin() 不是 const。现在，我感到自己在实施过程中存在根本性缺陷。

我当前实现的第二个问题是要求将 begin 和 end 的 return 类型列为“(const_)iterator”，我只是注意到现在的“（const_）”。但是，我的 begin 和 end 没有 return const_iterator.

那么，我的结论是，我的实现不符合 Container 的操作语义要求，因此在其当前形式下是无效的。现在我很难过。 :(

所以，我很困惑：

iterator 和 const_iterator 的一般兼容性要求。
begin() 和 end().

我的问题是：

我的结论是否正确，即我的容器目前无法满足 Container wrt 的要求。 begin、end、cbegin 和 cend?
iterator 和 const_iterator 类型之间是否需要相等可比？
const_iterator 是否需要从 iterator 复制构造和分配？
是否必须将 begin() 和 end() 声明为 const？
我在 iterator_::value_type 中结束 const 是不是搞错了？
“(const_)iterator”对于 begin 和 end 的 return 类型意味着什么？

我意识到这看起来有很多问题，但它们都归结为一个问题，即 iterator 和 const_iterator 之间的互操作性要求是什么。我希望这个 post 有意义。

Answer 1

iterator begin ();
iterator end ();
const_iterator begin () const;
const_iterator end () const;
const_iterator cbegin () const;
const_iterator cend () const;

是的，const_iterator it = iterator; 应该有效（但反之则不行），== 也应该有效（我不确定第一个是强制性的，但你仍然应该这样做）。

还可以考虑编写 SCARY 迭代器，其中迭代器不是容器的子类型。

template<class T>
struct foo {
   template<class U, std::enable_if_t<std::is_same_v<std::remove_cv_t<U>, std::remove_cv_t<T>>,bool> =true>
   friend bool operator==( foo const& lhs, foo<U> const& rhs );
};

这是在类型之间工作的 == 示例。

容器 begin / end / cbegin / cend 语义，迭代器 / const_iterator 兼容性

Container begin / end / cbegin / cend semantics, iterator / const_iterator compatibility

c++

containers

iterator

const-correctness

c++17