第5篇 迭代器

1 迭代器

迭代器：迭代器(iterators)是一種抽象設計概念。Design Patterns對iterator模式定義如下：提供一種方法，使之能夠依序巡防某個聚合物（容器）所含的各個元素，而不需暴露該聚合物的內部表達方式。

1.1 迭代器(iterator)是一種smart pointer

迭代器最重要的操作就是對 operator* 和 operator-> 進行重載工作。

下面是一份簡版的智能指針實現：

template<class T>
class Myauto_ptr
{
public:
    //explicit聲明構造函數代表該類的對象不能夠顯示轉換
    explicit Myauto_ptr(T *p = 0) :pointee(p){}
    template<class U>
    Myauto_ptr(Myauto_ptr<U>& rhs) :pointee(rhs.release()){}
    ~Myauto_ptr(){ delete pointee; }

    template<class U>
    Myauto_ptr<T>& operator=(Myauto_ptr<U>& rhs){
        if (this != &rhs)
            reset(rhs.release());
        return *this;
    }
    //const後置，代表常成員函數
    //關於C++對象、常變量、常成員函數可以參考
    //http://blog.csdn.net/e_road_by_u/article/details/52215193
    T& operator*() const{return *pointee; }
    T* operator->() const{return pointee; }
    T* get() const { return pointee; }

private:
    T *pointee;
};

1.2 迭代器的相應型別—Traits編程技法

關於typename的用法，可以學習<<Effective C++>>的條款42，或者參看此篇文章：http://harttle.com/2015/09/09/effective-cpp-42.html

Template Partial Specialization(偏特化)：如果class template擁有一個以上的template參數，可以針對其中某個(或數個，並非全部)template參數進行偏特化工作。

//由此，面對下面一個class template
template<typename T>
class C {...};              //這個泛化版本允許（接受）T爲任何型別
//它有一個形如下的partial specialization:
template<typename T>
class C<T*> {...};          //這個特化版本僅適用於“T爲原生指針”的情況

下面的class template專門用來“萃取”迭代器的特性，而value type 正是迭代器的特性之一。

template <class T>
struct iterator_traits{     // traits意爲“特性”
    typedef typename I::value_type value_type;
}
//其中的一個partial specialization如下：
template<class T>
struct iterator_traits<T*>{     //偏特化版------迭代器是個原生指針
    typedef T value_type;
}
另一個partial specialization如下：
template<class T>
struct iterator_traits<const T*>{       //偏特化版---當迭代器是個pointer-to-pointer
}

最常用的迭代器型別有五種：value type, difference type, pointer, reference, iterator catagoly。

template<class T>
struct iterator_traits {
    typedef typename I::iterator_category iterator_category;
    typedef typename I::value_type value_type;
    typedef typename I::difference_type defference_type;
    typedef typename I::pointer pointer;
    typedef typename I::reference reference;
} 

STL提供一個iterator class，如果每個新設計的迭代器都繼承自它，就可保證符合STL所需之規範。

template<class Category,
         class T,
         class Distance = ptrdiff_t,
         class Pointer = T*,
         class Reference = T&>
struct iterator {
    typedef Category    iterator_category;
    typedef T           value_type;
    typedef Distance    difference_type;
    typedef Pointer     pointer;
    typedef Reference   reference;
}

traits編程技法大量運用於STL實現品中，它利用“內嵌型別”的編程技巧與編譯器的template參數推導功能，增強C++未能提供的關於型別認證方面的能力，補充C++不爲強型別語言的遺憾。瞭解traits編程語法，就向獲得“芝麻開門”的口訣一樣，從此得以一窺STL源碼代碼堂奧。