C++ 反向迭代器的设计与实现

在本文开始之前，先明晰几个 关键词 的含义（T : 模板参数）：

Ref : T& / const T&
Ptr : T* / const T*

一、反向迭代器设计的上帝视角

我们希望将 反向迭代器 设计成一种适配器——传 list::iterator 得到 list 的反向迭代器，传 vector::iterator 得到 vector 的反向迭代器。

template<class Iterator>
struct ReverseIterator
{Iterator cur;ReverseIterator(const Iterator& it):cur(it){}
};

STL 中，（正向）迭代器和反向迭代器是一种对称设计——rend() == begin() ，rbegin() == end() ：

对于反向迭代器重载++ / – ，我们只需要复用正向迭代器的 – / ++ 即可。

不过，需要注意的是，反向迭代器调用 it.operator*() 应取到 it 的前一个位置的数据（取数据时，不改变 it 的位置）。

二、运算符重载细节介绍

为了使我们的反向迭代器能快速用起来，优先实现 ++ , * , -> , != 等功能，其余以此类推。

重载 ++

template<class Iterator>
struct ReverseIterator
{ReverseIterator<Iterator>& operator++(){--cur;return *this;}ReverseIterator<Iterator> operator++(int){Iterator tmp = cur;--cur;return tmp;// 存在隐式类型转换 <--> ReverseIterator<Iterator>(tmp);}
};

“为什么前置++ 的返回值不能是 cur ？”

error C2440: “return”: 无法从“Iterator”转换为“ReverseIterator<int *> &”

重载 * ：引入一个模版参数 Ref

template<class Iterator, class Ref>
struct ReverseIterator
{Ref operator*(){Iterator tmp = cur;--tmp;return *tmp;}
};

当 tmp 的类型是 list::iterator，我们调用的 --tmp; return *tmp; ，编译器会调用 list 迭代器的运算符重载。

重载 ->

template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct ReverseIterator
{Ptr operator->(){return &(operator*());}
};

重载 !=

template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct ReverseIterator
{bool operator!=(const ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr>& l){return cur != l.cur;}
};

ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> 太长太过复杂，我们可以利用 typedef 进行简化。

template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct ReverseIterator
{typedef ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> Self;bool operator!=(const Self& l){return cur != l.cur;}
};

PS： typedef ... 应放在 public 区域，否则非成员函数无法使用 typedef 后的命名。

全部代码：

template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct ReverseIterator
{Iterator cur;typedef ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> Self;ReverseIterator(const Iterator& it):cur(it){}Self& operator++(){--cur;return *this;}Self operator++(int){Iterator tmp = cur;--cur;return tmp;// 隐式类型转换}Self& operator--(){++cur;return *this;}Self operator--(int){Iterator tmp = cur;++cur;return tmp;}Ref operator*(){Iterator tmp = cur;--tmp;return *tmp;}bool operator!=(const Self& s){return cur != s.cur;}bool operator==(const Self& s){return cur == s.cur;}Ptr operator->()// -> 返回数据的地址{return &(operator*());}
};