如何編寫以通用方式獲取迭代器或集合的函數？

Question

在過去8年左右的時間里，我幾乎一直是Java程序員，最近我又一直在玩C ++。 對於C ++ STL和Java中的迭代器，我遇到了一個問題。

在Java中，您可以編寫一個采用如下迭代器的方法：

void someMethod(Iterator<String> data) {
    // ...
}

你傳入一個Iterator ，該方法不需要知道迭代器的底層集合是什么，這是好的。

在C ++中，迭代器沒有通用的基類（據我所知）。 我必須寫一個這樣的函數：

void some_function(std::vector<std::string>::const_iterator data) {
    // ...
}

換句話說， some_function知道迭代器是vector的迭代器。 這不好，因為無論迭代器的底層集合是什么，我都希望函數能夠工作。

我怎么能用C ++做到這一點？ 如果真的不可能，那么在C ++中創建一個以集合作為參數的函數的最佳方法是什么，但是不需要知道集合的確切類型是什么？

附錄

謝謝你的回答。 除了答案之外，我在“C ++標准庫：教程和參考” （Nicolai M. Josuttis）一書的第7.5段（迭代器特征）中找到了一些很好的信息。 第7.5.1段解釋了如何為不同的迭代器類別編寫函數的專用版本。

Answer 1

您可能想要考慮一個功能模板。 看看一些std <algorithm>函數模板是如何工作的，比如std::for_each 。

例如

template< class Iterator >
void some_function( Iterator first, Iterator last )
{
    // ...
}

然后，您可以使用多種可迭代范圍調用從此模板生成的函數。

例如

std::vector< double > my_doubles;
// ... populate doubles
some_function( my_doubles.begin(), my_doubles.end() );


std::set< Custom > my_custom_class_set;
// ... populate ...
some_function( my_custom_class_set.begin(), my_custom_class_set.end() );

int raw_array[50];
// ... populate ...
some_function( raw_array, raw_array + 50 );

Answer 2

最好通過命名約定來指示迭代器的類型以及迭代器所需的屬性類型。 以下是迭代器的一些常見命名約定：

template<typename Iterator>
void foo_iterator(Iterator begin, Iterator end)
{
   typedef typename std::iterator_traits<Iterator>::value_type T;
   ....
}

template<typename RandomIterator>
void foo_random_iterator(RandomIterator begin, RandomIterator end)
{
   typedef typename std::iterator_traits<RandomIterator>::value_type T;
   ....
}

template<typename ForwardIterator>
void foo_forward_iterator(ForwardIterator begin, ForwardIterator end)
{
   typedef typename std::iterator_traits<ForwardIterator>::value_type T;
   ....
}

template<typename ReverseIterator>
void foo_forward_iterator(ReverseIterator begin, ReverseIterator end)
{
   typedef typename std::iterator_traits<ReverseIterator>::value_type T;
   ....
}

template<typename InputIterator>
void foo_input_iterator(InputIterator begin, InputIterator end)
{
   typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type T;
   ....
}

template<typename OutputIterator>
void foo_output_iterator(OutputIterator out)
{
   // We don't have a type T, as we can't "always"
   // know the type, as this type of iterator is a sink.
   ....
}

下面是序列類型容器的通用定義，包括vector和deque。

template <typename T,
          class Allocator,
          template <class,class> class Sequence>
inline void foo_sequence(Sequence<T,Allocator>& sequence)
{
   ....
}

Answer 3

這是C ++和Java之間的一個重大差異的例子。 Java唯一的抽象工具是運行時多態（接口和抽象類）。 在C ++中，你不僅限於此。 您可以為類型創建別名，並讓類具有其他關聯/嵌套類型。 在許多情況下，它可以讓您在沒有運行時多態性的情況下逃脫。 編譯時類通用性具有非常快的優點（沒有虛函數調用，內聯可能性）。 此外，當您沒有垃圾收集器時，它可以簡化生命周期管理。 您只需在堆棧上創建對象即可。

這是一個（未經測試的）示例：

template<typename Iter>
typename std::iterator_traits<Iter>::value_type
sum(Iter begin, Iter end) {
   typedef typename std::iterator_traits<Iter>::value_type vt;
   vt accum = vt();
   while (begin!=end) {
      accum += *begin;
      ++begin;
   }
   return accum;
}

在這里，“Iter”只是一個名字。 它實際上並沒有對類型施加任何約束。 如果您想要使用不是迭代器的類型（至少在結構意義上）實例化此模板，您將收到編譯時錯誤（編譯時鴨子類型）。 因此，您的部分工作是記錄您期望的類型。 這通常通過選擇模板參數（即ForwardIterator）和注釋的一些描述性名稱來完成。

我還應該提到，如果你使用這個函數模板和不同類型的迭代器，那么多個“sum”函數將被“實例化”。 如果您不希望這種代碼重復和/或確實需要運行時多態性，您可以應用一種稱為“類型擦除”的技術。 但是，迭代器的類型擦除不是標准庫的一部分。 此外，我從未覺得有必要將此技術應用於迭代器。 但是你會發現在其他庫中使用類型擦除，比如boost :: any和boost :: function。

您可以使用其他一些模板技巧來區分不同的迭代器類別（請參閱“標簽調度”）或約束您的功能模板（請參閱“SFINAE”）。 如果你對類型擦除感興趣，請嘗試使用google搜索c ++，類型擦除，迭代器。 您基本上創建一個句柄類來管理多態對象（通過指針）。 這個多態對象包裝了一些你想要“擦除”（隱藏）類型的其他對象。

Answer 4

您可以使用頭文件並指定迭代器必須支持的最低要求。

所以在上面的例子中，您可能希望重寫函數：

template<typename T>
void some_function(std::forward_iterator<T> data) {
   ...
}

對於需要只能通過集合向前移動迭代器（++）的東西。