在 C++17 中实现迭代器和 const_iterator 的正确方法是什么？

Question

在实现自定义容器时，我需要实现迭代器。当然，我不想为 const 和非 const 迭代器编写两次代码。我发现this question 详细说明了这样的可能实现：

template<class T>
class ContainerIterator {
    using pointer = T*;
    using reference = T&;
    ...
};

template<class T>
class Container {
    using iterator_type = ContainerIterator<T>;
    using const_iterator_type = ContainerIterator<const T>;
}

但我也发现了这个使用模板参数的this question：

template<class T, bool IsConst>
class ContainerIterator {
    using pointer = std::conditional_t<IsConst, const T*, T*>;
    using reference = std::conditional_t<IsConst, const T&, T&>;
    ...
};

template<class T>
class Container {
    using iterator_type = ContainerIterator<T, false>;
    using const_iterator_type = ContainerIterator<T, true>;
}

第一个解决方案似乎更容易，但答案来自 2010 年。 在做了一些研究之后，似乎第一个版本没有被广泛使用，但我不明白为什么。我觉得我错过了第一个版本的一些明显缺陷。

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所以问题变成了：

1. 第一个版本有问题吗？

2. 如果不是，为什么版本 #2 似乎是 c++17 中的首选方式？或者为什么我应该更喜欢一个？

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另外，是的，使用const_cast 或简单地复制整个代码将是一种解决方案。但我不喜欢这两个。

Answer 1

第二个实现的重点是你没有复制的东西：使实现特定需求变得容易。即，iterator 必须隐式转换为 const_iterator。

这里的困难在于保持微不足道的可复制性。如果您要这样做：

template<class T>
class ContainerIterator {
    using pointer = T*;
    using reference = T&;
    ...
    ContainerIterator(const ContainerIterator &) = default; //Should be trivially copyable.
    ContainerIterator(const ContainerIterator<const T> &) {...}
};

这行不通。 const const Typename 解析为 const Typename。因此，如果您使用const T 实例化ContainerIterator，那么您现在有两个具有相同签名的构造函数，其中一个是默认的。好吧，这意味着编译器将忽略您对复制构造函数的默认设置，从而使用您不平凡的复制构造函数实现。

这很糟糕。

有一些方法可以通过使用一些元编程工具来检测T 的 const-ness 来避免这种情况，但修复它的最简单方法是将 const-ness 指定为模板参数：

template<class T, bool IsConst>
class ContainerIterator {
    using pointer = std::conditional_t<IsConst, const T*, T*>;
    using reference = std::conditional_t<IsConst, const T&, T&>;
    ...

    ContainerIterator(const ContainerIterator &) = default; //Should be trivially copyable.
    template<bool was_const = IsConst, class = std::enable_if_t<IsConst || !was_const>>>
    ContainerIterator(const ContainerIterator<T, was_const> &) {...}
};

模板永远不会被认为是复制构造函数，因此这不会影响微不足道的可复制性。如果它不是const 迭代器，这也使用 SFINAE 来消除转换构造函数。

More information about this pattern can be found as well.