【STL】模拟实现反向迭代器

目录

1. 读源码

2. 搭建框架 

3. 迭代器的操作

operator*() 

operator->()

operator++()

operator--()

operator!=()

4. 实现 list 的反向迭代器

5. 实现 vector 的反向迭代器

6. 源码分享

写在最后:


1. 读源码

我们之前实现的 vector,list 好像都只实现了他们的正向迭代器,那有正向,

会有反向迭代器这种东西吗?答案是有的,那我们该怎么实现呢?

实际上根据我们之前的经验,根据每个容器的特色实现一份就好了,

但是之前在读源码的时候,好像并没有看到源码实现,这是怎么一回事呢?

来读读 list 的源码是怎么做的:

我们在这里找到了 list 的反向迭代器,他没有自己实现,

而是直接使用了这个 reverse_iterator 的类模板,这又是怎么一回事呢?

我们在 STL 源码的 stl_iterator.h 文件中找到了答案:

这里面竟然存在这样一个类,reverse_iterator,难道说其他的容器,

也都不是自己实现一份反向迭代器,而是直接使用这个类吗?

想到这里,我们赶紧去看一眼 vector 的源码:

发现了没有,他们的调用方式是一模一样的,都是同样的调用,

使用的类型是他们各自的迭代器类型,通过模板的特性,

让编译器实例化出不同的代码,达成实现他们各自的迭代器的目的,

非常巧妙的设计,只一份代码,让所有的容器的反向迭代器都复用,

那他是怎么实现的呢?我们来看看他实现的源码:

我们可以看到这个就是迭代器类型的成员变量了。

还是老规矩,看完成员变量,我们去看一下核心的接口实现,

先来看 ++ 的重载 :

他的 ++ 就是让原先的正向迭代器执行 -- 操作,没毛病,

再来看 -- 的重载:

也没毛病,我们再来看看他的解引用操作:

这下怪了,为啥解引用取到的位置是原先位置的前一个位置呢? 

那我们就得去看看那些容器的反向迭代器是怎么确定初始位置的了,

先来看 list 的:

正向迭代器的 begin 就是第一个位置,end 就是哨兵位的头结点,

但是 rbegin 用的是 end 来初始化反向迭代器,也就是他在 end 的位置(哨兵位上)

而 rend 用的是 begin 来初始化反向迭代器,也就是他在 begin 的位置(第一个位置上)

我们也可以看一下 vector 是不是这样的:

可以看到也是这样的。

那这样好像不太对啊,如果直接使用迭代器,

第一次解引用就会出问题:(这里我写段伪代码感受一下)

rit =  rbegin()

while(rit != rend()) {

        cout << *rit << endl; // 这里就出问题了

        rit++;

}

所以库里在实现的解引用操作符的时候,解引用的就是他的前一个位置,

我再截出来看一眼:

现在看的也差不多了,马上开始动手实现吧~

2. 搭建框架 

namespace xl {
	template <class Iterator>
	class reverse_iterator {
	private:
		Iterator _it;

	public:
		reverse_iterator(Iterator it)
			: _it(it)
		{}
	};
}

其实框架就一点点啦,

就是写个成员变量,写个构造函数就差不多完成啦。

3. 迭代器的操作

operator*() 

我们直接上手:

operator*() {
	Iterator tmp = _it;
	return *(--tmp);
}

这个时候我们遇到了一些困难,

我们该怎么返回这个值呢?还是跟之前一样我们需要让他支持 const 类型,

先来看看源码是怎么实现的:

他这里的 reference 通过了一系列的复杂操作然后套了出来,

这里他用的操作是萃取,比较的麻烦,还涉及模板的特化,

所以我们打算用一个比较方便暴力的方法,就是通过模板参数直接传过来:

 

Ref operator*() {
	Iterator tmp = _it;
	return *(--tmp);
}

这样下面的实现也解决了:

operator->()

Ptr operator->() {
	return &(operator*());
}

operator++()

这里我们再顺便把类名 typedef 一下,因为他太长了:

然后来实现 ++ :(这里我都是前置和后置都实现了)

self& operator++() {
	--_it;
	return *this;
}

self operator++(int) {
	self tmp = _it;
	--_it;
	return tmp;
}

operator--()

self& operator--() {
	++_it;
	return *this;
}

self operator--(int) {
	self tmp = _it;
	++_it;
	return tmp;
}

operator!=()

直接用正向迭代器的 != 比较即可:

bool operator!=(const self& s) {
	return _it != s._it;
}

4. 实现 list 的反向迭代器

typedef reverse_iterator<iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;
typedef reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;

reverse_iterator rbegin() { return reverse_iterator(end()); }
const_reverse_iterator rbegin() const { return reverse_iterator(end()); }
reverse_iterator rend() { return reverse_iterator(begin()); }
const_reverse_iterator rend() const { return reverse_iterator(begin()); }

 我们来测试一下:

#include "iterator.h"
#include "list.h"

int main()
{
	xl::list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	for (auto e : lt) cout << e << " ";
	cout << endl;

	xl::list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend()) {
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;

	return 0; 
}

输出:

输出没毛病~ 

5. 实现 vector 的反向迭代器

跟 list 一模一样的操作(直接把代码粘过来即可)

然后我们直接测试:

void test_vector() {
	xl::vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	for (auto e : v) cout << e << " ";
	cout << endl;

	xl::vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend()) {
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;
}

输出:

结果也没毛病~ 

6. 源码分享

模拟实现简易STL: 模拟实现简易STL (gitee.com)

写在最后:

以上就是本篇文章的内容了,感谢你的阅读。

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