对于输入和输出迭代器，`operator*`返回值的常量有哪些规则？

Question

我正在定义自定义容器的迭代器。迭代器实现InputIterator和OutputIterator概念。

什么类型应该用于迭代器：：引用和常量迭代器：：引用？对于迭代器、常量迭代器和常量迭代器，操作符*应该返回哪些类型？

在迭代器的情况下，是否应该有两个运算符*的定义？如下所示（T是包含的值类型）：

template<typename T>
class iterator {
public:
using reference = T&;
...
T& operator*() { return ...reference to the underlying storage... }
const T& operator*() const { return ...const reference to the underlying storage... }
...
};

或者只有一个：

T& operator*() const { return ...reference to the underlying storage... }

换句话说，常量迭代器是否允许对底层容器的可变访问？

对于const_iterator的情况，我猜想下面是正确的吗？

template<typename T>
class const_iterator {
public:
using reference = const T&;
...
const T& operator*() const { return ...reference to the underlying storage... }
...
};

或者const_iterator:：reference的定义应该是T吗

除了一个完整的答案，我希望能参考一个权威的来源，在那里我可以在未来查找类似的信息。




Answer 1

迭代器：：引用和常量迭代器：：引用应该使用什么类型？

如果您想知道应该为迭代器特性指定什么类型（iterator:：reference，iterator:：pointer，等等），您可以尝试模仿std:：vector的功能，以下程序在编译时会告诉您需要知道的一切（实时演示）

#include <vector>

template <typename...>
struct WhichType;

int main() {
    auto vec = std::vector<int>{};
    WhichType<typename decltype(vec.begin())::difference_type>{};
    WhichType<typename decltype(vec.begin())::value_type>{};
    WhichType<typename decltype(vec.begin())::pointer>{};
    WhichType<typename decltype(vec.begin())::reference>{};
    WhichType<typename decltype(vec.begin())::iterator_category>{};

    WhichType<typename decltype(vec.cbegin())::difference_type>{};
    WhichType<typename decltype(vec.cbegin())::value_type>{};
    WhichType<typename decltype(vec.cbegin())::pointer>{};
    WhichType<typename decltype(vec.cbegin())::reference>{};
    WhichType<typename decltype(vec.cbegin())::iterator_category>{};
}

对于迭代器、常量迭代器和常量迭代器，运算符*应该返回哪些类型？

运算符*对于常规的非const_迭代器应该返回对基础类型的可变引用，如果容器的语义学允许，就不会有歧义。例如std::map迭代器返回对key类型的const引用，因为在std::map中不应该修改key（参见https://stackoverflow.com/a/32510343/5501675）

const迭代器表达了与T*const，const std:：unique\u ptr相同的含义

由于迭代器是const，因此不能调用运算符（）（或预增量运算符）将迭代器前进到下一个位置。无法执行此操作，因为该方法不是常量。正因为如此，大多数代码从不使用自身为常量的迭代器。最好使用对基础类型的常量引用。

const_迭代器的定义是为了解决迭代器向基础类型返回const引用的问题。因此，它们返回对底层类型的常量引用。现场演示

至于它应该有什么typedef，编译时的第一个代码示例应该告诉您

常量迭代器是否允许对底层容器进行可变访问？

是的，如果容器有。例如std:：vector

或者const_iterator:：reference的定义应该是T

请参阅上面的实时演示，当您编译代码时，您将看到它是一个常量

Answer 2

换句话说，常量迭代器是否允许对底层容器的可变访问？

是的。const迭代器不是const的迭代器；什么是const本身，而不是它指向的对象。（它类似于const指针；即T*const或constd::unique_ptr

或者const_iterator:：reference的定义应该是T

它应该返回const T