反向迭代器:reverse_iterator的实现

目录

前言

特点

注意事项

实现

构造函数

功能函数

在list与vector中的使用

vector

list


前言

反向迭代器是一种在序列容器的末尾开始,并向前移动至序列开始处的迭代器。在C++中,反向迭代器由标准库中的容器类提供,比如vectorlistdeque等。它们允许程序员以逆序遍历容器中的元素。

以下是反向迭代器的一些特点:

特点

  1. 反向遍历:反向迭代器从序列的最后一个元素开始,逐步移动到第一个元素。
  2. 操作符重载:C++中的反向迭代器重载了递增(++)和递减(--操作符。递增操作使迭代器向序列的开始方向移动,而递减操作使其向序列的结束方向移动。
  3. 类型:反向迭代器的类型通常由容器类型加上reverse_iterator后缀表示,例如vector<int>::reverse_iterator

注意事项

  • 反向迭代器不支持所有的普通迭代器的操作,例如算术操作(加、减)。
  • 使用反向迭代器时,递增操作实际上是向序列的开始方向移动。
  • 在C++标准库中,并不是所有容器都支持反向迭代器。只有那些支持双向迭代器(BidirectionalIterator)或随机访问迭代器(RandomAccessIterator的容器才提供反向迭代器。这是因为反向迭代器需要能够向前和向后遍历容器,而这两种迭代器都支持这些操作。

需要逆序访问容器元素时,它们可以简化代码并提高效率

反向迭代器有const版本和非const版本,所以我们需要实现两个版本。

实现

反向迭代器由于与正向迭代器的行为相似,因此借鉴适配器的思想,用正向迭代器实现反向迭代器

同时我们增加两个模板参数Ref Ptr,作为const T&和Const T*的区分


template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
class ReverseIterator

成员变量就是一个被适配的正向迭代器

private:
    Iterator _it;

构造函数

	ReverseIterator(Iterator it):_it(it){}

用传入的模板迭代器去初始化成员

功能函数

++ --

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

* ->两种解引用

为了实现对称,解引用时,解引用的是当前位置的下一个数据

Ref operator*()	//内部去调用普通迭代器的解引用{Iterator cur = _it;return *(--cur);	//返回数据的引用,不能--_it,防止迭代器错位}//->也是一种解引用Ptr operator->()	//返回的其实是一个指针{return &(operator*());}

==    !=

迭代器的比较,看看成员参数是不是一个

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

在list与vector中的使用

vector

首先我们需要展开头文件

#include "reverse_iterator.h"    //反向迭代器头文件在此展开
 

然后利用typedef将迭代器重命名

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

rbegin与rend

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

其中const反向迭代器将调用const成员(end()、begin())

((((

题外话:

返回时,采用的是传值返回

自定义类型的传值返回通常是通过拷贝构造函数来实现的。当一个对象作为函数的返回值时,如果采用值返回的方式,函数内部会创建一个临时对象,这个临时对象是通过拷贝构造函数来初始化的,它是对返回对象的一个副本。这个副本具有常性(体现在引用时)

这里一个特例,这是一个匿名对象,具有常性,但是却可以调用非const成员函数。

示例:

class MyClass {
public:MyClass() {// 构造函数}MyClass(const MyClass& other) {// 拷贝构造函数}// 其他成员函数和成员变量...
};MyClass createObject() {MyClass obj;// 对obj进行一些操作return obj; // 这里会调用拷贝构造函数来构造返回值
}int main() {MyClass result = createObject(); // 接收返回值,同样会调用拷贝构造函数return 0;
}

在上述代码中,当createObject函数返回obj时,会调用MyClass的拷贝构造函数来构造一个临时对象,这个临时对象随后会被用来初始化main函数中的result对象。因此,在这个过程中至少会发生两次拷贝构造:一次是在函数返回时构造临时对象,另一次是在接收返回值时。

需要注意的是,现代编译器通常会对此类操作进行优化,比如返回值优化(NRVO,Named Return Value Optimization)或者拷贝省略(copy elision),从而避免不必要的拷贝,以提高性能。在C++11及以后的版本中,这种优化是被标准所允许的,甚至在某些情况下是强制的。

示例2:

iterator begin() { return iterator(_head->_next);  }

产生临时对象后:

这个临时对象会在表达式结束时被销毁,但是因为这是在一个返回语句中,所以返回的对象会被用来初始化函数调用的结果。这样,当函数调用者接收这个返回值时,他们实际上是在接收一个复制构造的 iterator 临时对象,而不是原始的返回对象。接收时,会使用拷贝构造等手段完成接收。

))))

list

同样得展开头文件

#include "reverse_iterator.h"    //对应头文件内容在此展开

typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef Reverse_Iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;	//把我的迭代器传给这个全局的类
typedef Reverse_Iterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;

Reverse_Iterator这个模板类已经在此文件中展开,因此在list类中可以直接使用这个类模板,并借助自身的成员去实例化这个模板类。 

reverse_iterator rbegin() {						//强调对称return reverse_iterator(end());		//借助end()迭代器构造反向迭代器}reverse_iterator rend(){return reverse_iterator(begin());}const_reverse_iterator rbegin() const	//const迭代器{return const_reverse_iterator(end());	//调用的是const函数end()}const_reverse_iterator rend() const{return const_reverse_iterator(begin());	}

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