C++变换迭代器使用方法小结-牛翰网

1、源码

template<class _UnaryFuncT, class _SourceIteratorT, class _SourceValueT, class _ValueT>
        class transform_iterator :
            public __composition_iterator<transform_iterator<_UnaryFuncT, _SourceIteratorT, _SourceValueT, _ValueT>,
            _SourceIteratorT, _SourceValueT> {
        public:
            using __parent_t = __composition_iterator<transform_iterator<_UnaryFuncT, _SourceIteratorT, _SourceValueT, _ValueT>,
                _SourceIteratorT, _SourceValueT>;
            typedef convert_pointer_t<_SourceIteratorT, _ValueT> __pointer_t;
            typedef std::iterator_traits<__pointer_t> __std_iterator_traits;
            _UnaryFuncT func;
            typedef typename _SourceIteratorT::iterator_category iterator_category;
            typedef typename _SourceIteratorT::difference_type difference_type;
            typedef typename __std_iterator_traits::value_type value_type;
            typedef typename __std_iterator_traits::pointer pointer;
            typedef typename __std_iterator_traits::reference reference;

            transform_iterator() : __parent_t() {};

            transform_iterator(_SourceIteratorT const& it, _UnaryFuncT f) : func(f), __parent_t(it) {}

            explicit transform_iterator(_SourceIteratorT const& it) : __parent_t(it) {};

            transform_iterator(const transform_iterator& other) : __parent_t(other.source_it), func(other.func) {}

            transform_iterator& operator=(const transform_iterator& other) {
                this->source_it = other.source_it;
                this->func = other.func;
                return *this;
            }

            transform_iterator(transform_iterator&& other) : __parent_t(other.source_it), func(other.func) {
                this->source_it = other.source_it;
            }

            transform_iterator& operator=(transform_iterator&& other) {
                this->source_it = other.source_it;
                this->func = other.func;
                return *this;
            }

            inline reference operator*() const { return func(*this->source_it); }

            inline pointer operator->() const { return &func(*this->source_it); }

            template<typename ReferenceT = reference>
            inline std::enable_if_t<std::is_same_v<ReferenceT, reference>&&
                std::is_same_v<iterator_category, std::random_access_iterator_tag>, ReferenceT>
                operator[](difference_type __n) const {
                static_assert(std::is_same_v<iterator_category, std::random_access_iterator_tag>);
                return func(this->source_it[__n]);
            }

            inline const pointer base() const { return &func(*(this->source_it)); }

        };


        /*!
         * @brief   Convenient method to make a transform_iterator with template deduction, for a given Conversion
         */
        template<typename _ConversionT, typename _SourceIteratorT>
        slam::transform_iterator<_ConversionT,
            _SourceIteratorT,
            typename _SourceIteratorT::value_type,
            typename _ConversionT::value_type> make_transform(_SourceIteratorT it,
                _ConversionT) {
            static_assert(std::is_same_v<typename _ConversionT::conversion_category, reference_conversion_tag>,
                "A transform iterator can only be applied with a conversion mapping two references");
            return slam::transform_iterator<_ConversionT, _SourceIteratorT,
                typename _SourceIteratorT::value_type, typename _ConversionT::value_type>(it);
        };

        /**
         * @brief Returns the pair <begin, end> transform iterators of a collection, for a given Conversion
         */
        template<typename _ConversionT, typename _SourceCollection>
        std::pair<slam::transform_iterator<_ConversionT,
            typename _SourceCollection::iterator,
            typename _SourceCollection::iterator::value_type,
            typename _ConversionT::value_type>,
            slam::transform_iterator<_ConversionT,
            typename _SourceCollection::iterator,
            typename _SourceCollection::iterator::value_type,
            typename _ConversionT::value_type>> make_transform_collection(_SourceCollection& collection,
                _ConversionT) {
            static_assert(std::is_same_v<typename _ConversionT::conversion_category, reference_conversion_tag>,
                "A transform iterator can only be applied with a conversion mapping two references");
            return {
                    make_transform(collection.begin(), _ConversionT()),
                    make_transform(collection.end(), _ConversionT())
            };
        }

        /**
         * @brief Returns the pair <begin, end> transform iterators of a collection, for a given Conversion
         */
        template<typename _ConversionT, typename _SourceCollection>
        std::pair<slam::transform_iterator<_ConversionT,
            typename _SourceCollection::const_iterator,
            typename _SourceCollection::const_iterator::value_type,
            typename _ConversionT::value_type>,
            slam::transform_iterator<_ConversionT,
            typename _SourceCollection::const_iterator,
            typename _SourceCollection::const_iterator::value_type,
            typename _ConversionT::value_type>> make_transform_collection(const _SourceCollection& collection,
                _ConversionT) {
            static_assert(std::is_same_v<typename _ConversionT::conversion_category, reference_conversion_tag>,
                "A transform iterator can only be applied with a conversion mapping two references");
            return {
                    make_transform(collection.begin(), _ConversionT()),
                    make_transform(collection.end(), _ConversionT())
            };
        }

2、代码解析

代码解析：transform_iterator

该代码定义了一个**transform_iterator（变换迭代器）**，它将一个迭代器的值通过 UnaryFunction（一元函数）转换为不同类型的值，从而提供了一种在迭代时进行值转换的方式。

1. transform_iterator 类解析

该类继承自 __composition_iterator，是一个泛型迭代器，它的核心功能是：

存储一个基础迭代器（_SourceIteratorT）
存储一个转换函数（_UnaryFuncT）
在 operator*() 及 operator->() 中，应用转换函数

1.1 transform_iterator 的主要成员

template<class _UnaryFuncT, class _SourceIteratorT, class _SourceValueT, class _ValueT>
class transform_iterator :
    public __composition_iterator<transform_iterator<_UnaryFuncT, _SourceIteratorT, _SourceValueT, _ValueT>,
    _SourceIteratorT, _SourceValueT> {

_UnaryFuncT：一个一元函数（如 lambda、仿函数或函数指针），用于转换值。
_SourceIteratorT：源迭代器类型（如 std::vector<int>::iterator）。
_SourceValueT：源迭代器的值类型。
_ValueT：转换后值的类型。

1.2 主要类型定义

using __parent_t = __composition_iterator<transform_iterator<_UnaryFuncT, _SourceIteratorT, _SourceValueT, _ValueT>, 
                _SourceIteratorT, _SourceValueT>;

typedef convert_pointer_t<_SourceIteratorT, _ValueT> __pointer_t;
typedef std::iterator_traits<__pointer_t> __std_iterator_traits;

__parent_t：继承自 __composition_iterator，封装了基本的迭代器功能。
__pointer_t：用于获取指向 _ValueT 的指针类型。
__std_iterator_traits：用于提取标准迭代器的 value_type、pointer、reference 等类型。

1.3 迭代器所需的类型

typedef typename _SourceIteratorT::iterator_category iterator_category;
typedef typename _SourceIteratorT::difference_type difference_type;
typedef typename __std_iterator_traits::value_type value_type;
typedef typename __std_iterator_traits::pointer pointer;
typedef typename __std_iterator_traits::reference reference;

这些类型是标准迭代器需要提供的基本类型。

2. transform_iterator 的构造函数

transform_iterator() : __parent_t() {};

默认构造函数，创建空的 transform_iterator。

transform_iterator(_SourceIteratorT const& it, _UnaryFuncT f) : func(f), __parent_t(it) {}

通过 it（源迭代器）和 f（转换函数）初始化。

explicit transform_iterator(_SourceIteratorT const& it) : __parent_t(it) {};

仅使用源迭代器初始化，转换函数未提供。

transform_iterator(const transform_iterator& other) : __parent_t(other.source_it), func(other.func) {}

复制构造函数。

transform_iterator(transform_iterator&& other) : __parent_t(other.source_it), func(other.func) {
    this->source_it = other.source_it;
}

移动构造函数。

3. 重载运算符

3.1 operator*（解引用运算符）

inline reference operator*() const { return func(*this->source_it); }

通过 func 对 source_it 指向的值进行转换，并返回结果。

3.2 operator->（指针访问运算符）

inline pointer operator->() const { return &func(*this->source_it); }

计算转换后的值，并返回指针。

3.3 operator[]（随机访问）

template<typename ReferenceT = reference>
inline std::enable_if_t<std::is_same_v<ReferenceT, reference> &&
    std::is_same_v<iterator_category, std::random_access_iterator_tag>, ReferenceT>
    operator[](difference_type __n) const {
    static_assert(std::is_same_v<iterator_category, std::random_access_iterator_tag>);
    return func(this->source_it[__n]);
}

仅当迭代器支持随机访问（random access）时，允许使用 operator[]。

4. make_transform 函数

该函数用于创建 transform_iterator 对象，并根据 _ConversionT 自动推导类型。

template<typename _ConversionT, typename _SourceIteratorT>
slam::transform_iterator<_ConversionT, _SourceIteratorT, 
    typename _SourceIteratorT::value_type, typename _ConversionT::value_type>
    make_transform(_SourceIteratorT it, _ConversionT) {
    static_assert(std::is_same_v<typename _ConversionT::conversion_category, reference_conversion_tag>,
        "A transform iterator can only be applied with a conversion mapping two references");
    return slam::transform_iterator<_ConversionT, _SourceIteratorT, 
        typename _SourceIteratorT::value_type, typename _ConversionT::value_type>(it);
}

_ConversionT：转换逻辑，必须是引用转换（reference_conversion_tag）。
_SourceIteratorT：源容器的迭代器类型。
typename _SourceIteratorT::value_type：源数据类型。
typename _ConversionT::value_type：转换后数据类型。

5. make_transform_collection

该函数用于创建 transform_iterator 迭代整个集合。

5.1 非常规版本

template&lt;typename _ConversionT, typename _SourceCollection&gt;
std::pair&lt;slam::transform_iterator&lt;_ConversionT,
    typename _SourceCollection::iterator,
    typename _SourceCollection::iterator::value_type,
    typename _ConversionT::value_type&gt;,
    slam::transform_iterator&lt;_ConversionT,
    typename _SourceCollection::iterator,
    typename _SourceCollection::iterator::value_type,
    typename _ConversionT::value_type&gt;&gt; 
    make_transform_collection(_SourceCollection&amp; collection, _ConversionT) {
    static_assert(std::is_same_v&lt;typename _ConversionT::conversion_category, reference_conversion_tag&gt;,
        "A transform iterator can only be applied with a conversion mapping two references");
    return {
        make_transform(collection.begin(), _ConversionT()),
        make_transform(collection.end(), _ConversionT())
    };
}

创建 begin 和 end 的 transform_iterator。

5.2 const 版本

template&lt;typename _ConversionT, typename _SourceCollection&gt;
std::pair&lt;slam::transform_iterator&lt;_ConversionT,
    typename _SourceCollection::const_iterator,
    typename _SourceCollection::const_iterator::value_type,
    typename _ConversionT::value_type&gt;,
    slam::transform_iterator&lt;_ConversionT,
    typename _SourceCollection::const_iterator,
    typename _SourceCollection::const_iterator::value_type,
    typename _ConversionT::value_type&gt;&gt; 
    make_transform_collection(const _SourceCollection&amp; collection, _ConversionT) {
    return {
        make_transform(collection.begin(), _ConversionT()),
        make_transform(collection.end(), _ConversionT())
    };
}