8.3.4 Итерация.

• Глава 8. Шаблоны типа
  • 8.3 Шаблоны типа для списка
    • 8.3.4 Итерация

В классе slist_base нет функций для просмотра списка, можно только вставлять и удалять элементы. Однако, в нем описывается как друг класс slist_base_iter, поэтому можно определить подходящий для списка итератор. Вот один из возможных, заданный в том стиле, какой был показан в $$7.8:

           class slist_base_iter {
             slink* ce;      // текущий элемент
             slist_base* cs; // текущий список
           public:
             inline slist_base_iter(slist_base& s);
             inline slink* operator()()
           };

           slist_base_iter::slist_base_iter(slist_base& s)
           {
             cs = &s;
             ce = cs->last;
           }

           slink* slist_base_iter::operator()()
             // возвращает 0, когда итерация кончается
           {
             slink* ret = ce ? (ce=ce->next) : 0;
             if (ce == cs->last) ce = 0;
             return ret;
           }

Исходя из этих определений, легко получить итераторы для Slist и Islist. Сначала надо определить дружественные классы для итераторов по соответствующим контейнерным классам:

           template<class T> class Islist_iter;

           template<class T> class Islist {
             friend class Islist_iter<T>;
             // ...
           };

           template<class T> class Slist_iter;

           template<class T> class Slist {
             friend class Slist_iter<T>;
             // ...
           };

Обратите внимание, что имена итераторов появляются без определения их шаблонного класса. Это способ определения в условиях взаимной зависимости шаблонов типа.

Теперь можно определить сами итераторы:

           template<class T>
           class Islist_iter : private slist_base_iter {
           public:
             Islist_iter(Islist<T>& s) : slist_base_iter(s) { }

             T* operator()()
                { return (T*) slist_base_iter::operator()(); }
           };

           template<class T>
           class Slist_iter : private slist_base_iter {
           public:
             Slist_iter(Slist<T>& s) : slist_base_iter(s) { }
             inline T* operator()();
           };

           T* Slist_iter::operator()()
           {
            return ((Tlink<T>*) slist_base_iter::operator()())->info;
           }

Заметьте, что мы опять использовали прием, когда из одного базового класса строится семейство производных классов (а именно, шаблонный класс). Мы используем наследование, чтобы выразить общность классов и избежать ненужного дублирования функций. Трудно переоценить стремление избежать дублирования функций при реализации таких простых и часто используемых классов как списки и итераторы. Пользоваться этими итераторами можно так:

           void f(name* p)
           {
             Islist<name> lst1;
             Slist<name> lst2;

             lst1.insert(p);
             lst2.insert(p);
             // ...

             Islist_iter<name> iter1(lst1);
             const name* p;
             while (p=iter1()) {
                list_iter<name> iter2(lst1);
                const name* q;
                while (q=iter2()) {
                   if (p == q) cout << "найден" << *p << '\n';
                }
             }
           }

Есть несколько способов задать итератор для контейнерного класса. Разработчик программы или библиотеки должен выбрать один из них и придерживаться его. Приведенный способ может показаться слишком хитрым. В более простом варианте можно было просто переименовать operator()() как next(). В обоих вариантах предполагается взаимосвязь между контейнерным классом и итератором для него, так что можно при выполнении итератора обработать случаи, когда элементы добавляются или удаляются из контейнера. Этот и некоторые другие способы задания итераторов были бы невозможны, если бы итератор зависел от функции пользователя, в которой есть указатели на элементы из контейнера. Как правило, контейнер или его итераторы реализуют понятие "установить итерацию на начало" и понятие "текущего элемента".

Если понятие текущего элемента предоставляет не итератор, а сам контейнер, итерация происходит в принудительном порядке по отношению к контейнеру аналогично тому, как поля связи принудительно хранятся в объектах из контейнера. Значит трудно одновременно вести две итерации для одного контейнера, но расходы на память и время при такой организации итерации близки к оптимальным. Приведем пример:

           class slist_base {
             // ...
             slink* last;  // last->next голова списка
             slink* current;  // текущий элемент
           public:
             // ...
             slink* head() { return last?last->next:0; }
             slink* current() { return current; }
             void set_current(slink* p) { current = p; }
             slink* first() { set_current(head()); return current; }
             slink* next();
             slink* prev();
           };

Подобно тому, как в целях эффективности и компактности программы можно использовать для одного объекта как список с принудительной связью, так и список без нее, для одного контейнера можно использовать принудительную и непринудительную итерацию:

           void f(Islist<name>& ilst)
           // медленный поиск имен-дубликатов
           {
             list_iter<name> slow(ilst);  // используется итератор
             name* p;
             while (p = slow()) {
              ilst.set_current(p); // рассчитываем на текущий элемент
              name* q;
              while (q = ilst.next())
                 if (strcmp(p->string,q->string) == 0)
                    cout << "дубликат" << p << '\n';
              }
           }

Еще один вид итераторов показан в $$8.8.