为基类设计基迭代器

Question

我目前正在设计一个接口（Base在下面的例子中），它提供了几个虚拟方法，包括begin()和end()。这两个方法简单地返回相应的迭代器，就像在任何其他集合（如类）中一样。派生类应该实现这些方法并返回它们对迭代器的特定实现。

以下（简化的）示例显示了一个派生类，它使用 aboost::transform_iterator来转换整数的私有内部列表。这个实现只是现实中的一个例子，迭代的“事物”可以是其他东西，迭代器也是如此。

该示例有效，但我有一个问题。对象类型main()并没有隐藏使用的迭代器类型为 的事实TransformIterator。基类将用于某种插件架构，其中每个插件都是一个共享库。插件不应该知道使用哪种类型的迭代器，而应该完全依赖于抽象接口。有没有办法做到这一点？

#include <boost/iterator/transform_iterator.hpp>

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

template<class Iterator>
class Base
{
public:
    virtual Iterator begin() = 0;
    virtual Iterator end() = 0;
};

struct toString
{
    std::string operator()(int number) const
    {
        return std::to_string(number);
    }
};

typedef boost::transform_iterator<toString, std::vector<int>::iterator> TransformIterator;

class Derived : public Base<TransformIterator>
{
public:
    Derived() : ints{132, 3, 6451, 12, 5} {}

    TransformIterator begin()
    {
        return boost::make_transform_iterator(ints.begin(), toString());
    }

    TransformIterator end()
    {
        return boost::make_transform_iterator(ints.end(), toString());
    }

private:
    std::vector<int> ints;
};

int main()
{
    Base<TransformIterator>* obj = new Derived();
    for(const auto& value : *obj)
    {
        std::cout << value.size() << std::endl;
    }
    return 0;
}

更多背景知识：这个特定示例基于读取配置文件的接口。目前我只计划为 YAML 文件提供一个实现，但其他格式，如 XML 或旧式 INI 也是可能的。因此是一个通用接口。

Answer 1

我最近在工作中的一个项目中做了一些非常相似的事情。我这样做的方法是引入一个抽象迭代器接口和一个用于访问该接口的迭代器的类。这是一个简化版本：

template <class ValueType>
struct AbstractIterator
{
  virtual ValueType& dereference() const = 0;
  virtual void increment() = 0;
  // and so on...
};


template <class ValueType>
struct ClientIterator : public std::iterator<whatever>
{
  std::unique_ptr<AbstractIterator<ValueType>> it;

  ClientIterator(std::unique_ptr<AbstractIterator<ValueType>> it) : it(std::move(it)) {}

  ValueType& operator* const () { return it->dereference(); }
  ClientIterator& operator++ () { it>increment(); return *this; }

  // and so on...
};

struct Base
{
  typedef ClientIterator<std::string> Iterator;
  virtual Iterator begin() = 0;
  virtual Iterator end() = 0;
}


struct Derived : Base
{
  struct ServerIterator : AbstractIterator<std::string>
  {
    boost::transform_iterator<toString, std::vector<int>::iterator> it;

    virtual std::string& dereference() const override { return *it; }
    virtual void increment() override { ++it; }
  }

  virtual Iterator begin() override { return Iterator({new ServerIterator(something)}); }
  virtual Iterator end() override { return Iterator({new ServerIterator(anotherThing)}); }
};

Answer 2

经典的 C++ 迭代器不行，不行。它们不适合多态使用。

您可以做的是为迭代器定义一个抽象基类，然后通过每个具体迭代器类型的（模板化）包装器来实现该基类。抽象基类简单地将所有必需的运算符定义为纯虚函数。缺点是迭代器上的每个操作都需要虚拟函数调用...根据您的使用，这可能会也可能不会成为问题（通常不会，除非您使用它们频繁地迭代非常大的集合）。

例子：

template <typename T>
class InputIterator<T>
{
  public:
    virtual T operator*() const = 0;

    // Other operators go here
};

template <typename TIterator>
class ConcreteInputIterator final
:  public InputIterator<typename std::iterator_traits<TIterator>::value_type>
{
  public:
    ConcreteInputIterator(TIterator iterator) : m_iterator(iterator) {}

  public:
    virtual T operator*() const override
    {
      return *m_iterator;
    };

  private:
    TIterator m_iterator;
};