C++11 为自定义容器实现标准的forward迭代器

当前我的一个项目是基于C++11为基础开发的，在项目中需要用到哈希表来保持数据，C++11本身已经提供了丰富的容器类型(array,list,hashmap….vector)，但因为项目的特殊需要不能使用C++11现成的unordered_map容器。无奈所以我只能自己根据项目需要写了一个哈希表的模板类–HashTableAbstract–也就是自定义容器。
然后问题了，为了让这个自定义的容器也能像unordered_map一样使用forward(向前)迭代器进行遍历数据，还要为它实现一个forward迭代器。下面以此为例来简要说明为自定义的容器实现标准的迭代器的办法。

HashTableAbstract的部分相关代码

/* 实现哈希表的抽象类, */template<typename K, typename V>class HashTableAbstract {public:    using  iterator=_HashTable_Iterator<V>;//定义迭代器类型    iterator begin ()noexcept    { return iterator(this->m_table); }//返回指向hashtable起始位置的迭代器    iterator end()noexcept    { return iterator(this->m_table,this->m_table.capacity); }//返回指向hashtable结尾位置的迭代器}

下面是为HashTableAbstract定制的forward(向前)迭代器的主要的代码实现：

#include <cassert>#include <type_traits>#include <iterator>/* 实现hashtable 标准的forward迭代器 */template<typename V>// 继承自`std::iterator` V指哈希表中元素类型 // std::forward_iterator_tag用于定义迭代器类型，这里是指forward迭代器struct _HashTable_Iterator:public std::iterator<std::forward_iterator_tag,V>{    typedef _HashTable_Iterator<V>      _Self;    typedef _HashNode                   _Node;    typedef V&                          reference;    typedef V*                          pointer;    const HashtableCore &m_table;    HASH_TABLE_SIZE_TYPE m_index;    HASH_NODE_PTR m_pNode;    // 构造函数    explicit    _HashTable_Iterator(HashtableCore &table,decltype(m_index) index=0)noexcept:m_table(table),m_index(index){//do somthing    }    /*_HashTable_Iterator(const _HashTable_Iterator &)=default;    _Self& operator=(const _HashTable_Iterator &)=default;*/    // 实现 前置自增操作符++    _Self& operator++()noexcept{    //do something        return *this;    }    // 实现 后置自增操作符++    _Self operator++(int){        _Self tmp=*this;        ++(*this);        return tmp;    }    // 实现 取容器元素内容操作符*    reference operator*() const noexcept    { return *static_cast<V*>(m_pNode->obj);}    // 实现 取对象地址操作符-> (访问容器元素的成员)    pointer operator->() const noexcept    { return static_cast<V*>(m_pNode->obj);}    // 实现比较操作符(相等)==    bool    operator==(const _Self& v) const noexcept    { return &m_table==&v.m_table&&m_index == v.m_index&&m_pNode==v.m_pNode; }    // 实现比较操作符(不相等)!=    bool    operator!=(const _Self& v) const noexcept    { return &m_table!=&v.m_table||m_index != v.m_index||m_pNode!=v.m_pNode; }};

这样，HashTableAbstract就拥有了一个标准的向前(forward)迭代器,于是我们可以像使用其他标准容器一样用迭代器遍历整张哈希表:

HashTableAbstract <int,int> hashtab;        for(auto itor=hashtab.begin();itor!=hashtab.end();itor++)            top.insert((*itor), FCUtils::compare(node->code, code));

还可以利用C++11的新特性:基于范围的for循环( the range-base for statement)将代码更加简化：

HashTableAbstract <int,int> hashtab;        for(const auto &node:hashtab)            top.insert(node, FCUtils::compare(node.code, code));

总结

实现自定义的迭代器并不复杂,主要注意几点：

• 自定义迭代器必须继承自std::iterator,
  其实std::iterator只是个元模板，里面没什么内容，主要是定义了迭代器特性(std::iterator_traits),为你的自定义迭代器定义了标准迭代器所需要的的5种数据类型,这里涉及到C++的元模板编程，不在本话题的范围，就不深入说了，有兴趣可以找找关于这方面的资料来看。

  template<typename _Tp>    struct iterator_traits<_Tp*>    {      //迭代器类型 (分为output,input,forward,bidirectional,radom_access五种)      typedef random_access_iterator_tag iterator_category;      typedef _Tp                         value_type;//容器中元素的类型      typedef ptrdiff_t                   difference_type;//步长类型(用于计算元素之间的距离)      typedef _Tp*                        pointer;//容器中元素指针类型      typedef _Tp&                        reference;//容器中元素引用类型    };

• 必须实现指定类型的迭代器所必须的操作(符)

以本例中的forward迭代器为例，按照《C++标准库(第2版)》的说明需要实现以下操作符：

表达式 效果 说明 *iter 访问实际元素 iter-> 访问实际元素的成员 ++iter 向前步进(返回新位置) ++iter 向前步进(返回旧位置) iter1==iter2 判断两个迭代器是否相等 iter1!=iter2 判断两个迭代器是否不相等 TYPE() 创建迭代器(default 构造函数) * TYPE(iter) 复制迭代器(copy 构造函数) * iter1=iter2 对迭代器赋值(assign) *

但在上面的代码中实现中表中打*号的操作都没有实现,代码也能正常编译，具体为什么有时间再研究。