在 C++ 中重载 *(iterator + n) 和 *(n + iterator)迭代器类？

Question

（注意：我写这个项目只是为了学习；关于它是多余的评论是......呃，多余。;）

我正在尝试实现一个随机访问迭代器，但我发现关于这个主题的文献很少，所以我将通过反复试验并结合维基百科的运算符重载原型列表。 到目前为止，它运行得很好，但我遇到了障碍。

诸如此类的代码可以

exscape::string::iterator i = string_instance.begin();
std::cout << *i << std::endl;

工作，并打印字符串的第一个字符。但是，*(i + 1) 不起作用，*(1 + i) 也不起作用。 我的完整实现显然有点太多了，但要点如下：

namespace exscape {
    class string {
        friend class iterator;
    ...
    public:
        class iterator : public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, char> {
            ...
            char &operator*(void) {
                return *p; // After some bounds checking
            }
            char *operator->(void) {
                return p;
            }

            char &operator[](const int offset) {
                return *(p + offset); // After some bounds checking
            }

            iterator &operator+=(const int offset) {
                p += offset;
                return *this;
            }

            const iterator operator+(const int offset) {
                iterator out (*this);
                out += offset;
                return out;
            }

        };
};
}

int main() {
    exscape::string s = "ABCDEF";
    exscape::string::iterator i = s.begin();
    std::cout << *(i + 2) << std::endl;
}

上面的代码失败了（第 632 行当然是 *(i + 2) 行）：

string.cpp: In function 'int main( )': string.cpp:632: 错误: '*exscape::string::iterator::operator+(int)(2)' 中的 'operator*' 不匹配 string.cpp:105: 注意：候选者是：char& exscape::string::iterator::operator*()

*(2 + i) 失败并显示：

string.cpp: 在函数 'int main()' 中： string.cpp：632：错误：“2 + i”中的“operator+”不匹配 string.cpp:434: 注意：候选者是： exscape::string exscape::operator+(const char*, const exscape::string&)

我的猜测是我需要做更多的重载，但我不确定什么我失踪了。

Answer 1

您的 + 运算符返回一个 const 迭代器，但您没有 const operator*。添加一个，我想你会没事的。或者，正如下面 xtofl 所建议的，您可以将您的 operator* 设置为 const。这是更好的设计，除非您出于某种原因确实需要非常量 operator* 。

Answer 2

首先，您需要一个运算符 *(void) const。

[编辑：根据您现有的运算符，应执行以下操作：

char &operator *(void) const {
    // bounds checking
    return *p;
}

]

其次，您需要一个 operator+(int, exscape::string::iterator)。一种相当常见的编写方法是（在迭代器类中）：

friend const iterator operator+(const int offset, iterator out) {
    out += offset;
    return out;
}

请注意，将其标记为友元会使其成为非成员函数，即使它是在类内部定义的。您可能还想将 operator+(int) 替换为非成员函数 operator+(iterator,int)，以便应用相同的隐式转换规则到 + 的左侧和右侧。

[另一个编辑：正如您在评论中指出的那样，operator+ 无论如何都不应该返回 const iterator - 只需返回 iterator 即可。因此，对于您的代码示例，您实际上不需要 operator*()const。但无论如何你都应该有一个，因为用户可能希望使用类的 const 修改实例来编写代码。]

最后，具有随机访问迭代器（包括 std::string）的标准容器定义一个带符号的 difference_type作为班级的一员。 int 可能不够大，无法包含所有可能的偏移量（例如在 LP64 架构上），但 ptrdiff_t 是一个很好的候选者。

Answer 3

要让它与左侧的数字常量一起使用，您将需要一个非成员函数。像这样的东西（未经测试的代码）：

exscape::string::iterator operator+(exscape::string::iterator it, size_t n) {
    return it += n;
}

exscape::string::iterator operator+(size_t n, exscape::string::iterator it) {
    return it += n;
}

Answer 4

我不相信 *(2 + i) 会起作用，因为左侧操作数需要是您自己的类型。实际上，您是在告诉编译器将迭代器添加到 2，这是没有意义的。 (i + 2) 意味着将我的迭代器向前移动两个索引。

有关详细信息，请参阅 C++ Faq Lite。