Как поддерживать адаптеры диапазона в пользовательском контейнере?

Я создал пользовательский контейнер с именем goldbox, который содержит только арифметические типы, а также реализовал функции-члены begin и end для перебора элементов.

Мой полный исходный код:

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <initializer_list>
#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <ranges>

template <typename T>
concept Arithmetic = std::is_arithmetic_v<T>;

template <Arithmetic T = int>
class goldbox {
private:
    template <Arithmetic Base_t>
    struct Node {
        Base_t data;
        Node<Base_t>* prev;
        Node<Base_t>* next;
    };
    Node<T>* head;
    Node<T>* current_node;

    Node<T>*& __at_node(size_t index) {
        auto temp = head;
        size_t count {0};

        while (count < index) {
            temp = temp->next;
            count++;
        }
        current_node = temp;

        return current_node;
    }

    Node<T>*& __get_tail() {
        return __at_node(length() - 1);
    }

public:
    using value_type = T;

    goldbox() : head{nullptr}, current_node{nullptr} {}
    goldbox(std::initializer_list<T>&& list_arg) : goldbox() {
        decltype(auto) list_1 = std::forward<decltype(list_arg)>(list_arg);
        T temp[list_1.size()];
        std::copy(list_1.begin(), list_1.end(), temp);
        std::reverse(temp, temp + list_1.size());
        for (const auto& elem : temp)
            push_front(elem);
    }

    class iterator {
        private:
        Node<T>* node;
    public:
        iterator(Node<T>* arg) noexcept : node{arg} {}

        iterator& operator=(Node<T>* arg) {
            node = arg;
            return *this;
        }

        iterator operator++() {
            if (node)
                node = node->next;
            return *this;
        }

        iterator operator++(int) {
            iterator iter = *this;
            ++(*this);
            return iter;
        }

        iterator operator--() {
            if (node)
                node = node->prev;
            return *this;
        }

        iterator operator--(int) {
            iterator iter = *this;
            --(*this);
            return iter;
        }

        bool operator==(const iterator& other) {
            return (node == other.node);
        }

        bool operator!=(const iterator& other) {
            return (node != other.node);
        }

        T& operator*() {
            return node->data;
        }
    };

    iterator begin() {
        return iterator{head};
    }

    iterator end() {
        return iterator{nullptr};
    }

    size_t length() const {
        auto temp = head;
        size_t count {0};
        while (temp != nullptr) {
            ++count;
            temp = temp->next;
        }
        return count;
    }

    goldbox& push_front(T arg) {
        auto new_node = new Node<T>;

        new_node->data = arg;
        new_node->prev = nullptr;
        new_node->next = head;

        if (head != nullptr)
            head->prev = new_node;

        head = new_node;
        return *this;
    }

    goldbox& push_back(T arg) {
        auto new_node = new Node<T>;
        auto last = head;

        new_node->data = arg;
        new_node->next = nullptr;

        if (head == nullptr){
            new_node->prev = nullptr;
            head = new_node;
            return *this;
        }

        while (last->next != nullptr)
            last = last->next;
        last->next = new_node;
        new_node->prev = last;

        return *this;
    }

    goldbox& clear() {
        auto temp = head;
        Node<T>* next_temp;

        while (temp != nullptr) {
            next_temp = temp->next;
            delete temp;
            temp = next_temp;
        }

        head = nullptr;

        return *this;
    }

    goldbox& pop_back() {
        if (head != nullptr) {
            if (length() != 1) {
                delete std::move(__get_tail());
                __at_node(length() - 2)->next = nullptr;
            } else {
                this->clear();
            }
        }
        return *this;
    }

    goldbox& pop_front() {
        if (head != nullptr) {
            auto temp = head;
            head = head->next;
            delete temp;
        }
        return *this;
    }
};

int main() {
    goldbox goldbox_1 {2, 3, 5, 6, 7, 9};
    goldbox goldbox_2;

    for (const auto& elem : goldbox_1) {
        std::cout << elem << ' ';
    } std::cout << '\n';

    std::transform(goldbox_1.begin(), goldbox_1.end(), 
                   std::back_inserter(goldbox_2),
                   [](auto x){return 2 * x - 1; }
    );

    for (const auto& elem : goldbox_2) {
        std::cout << elem << ' ';
    } std::cout << '\n';

    return 0;
}

Выход:

2 3 5 6 7 9
3 5 9 11 13 17

Но я хотел использовать его с использованием диапазонов, чтобы мне не приходилось создавать новый экземпляр.

Однажды я применил goldbox внутри цикла for на основе диапазона:

for (const auto& elem: goldbox_1 | std::ranges::views::transform([](auto x){return 2 * x - 1;})) {
     std::cout << elem << ' ';
} std::cout << '\n';

Выдает ошибку, потому что я не предоставил operator|.

Если бы я использовал синтаксис без канала:

for (const auto& elem: std::ranges::views::transform(goldbox_1, [](auto x){return x + 1;})) {
     std::cout << elem << ' ';
} std::cout << '\n';

Он по-прежнему будет выдавать ошибку, что begin и end не были объявлены в области видимости.


person Desmond Gold    schedule 01.05.2021    source источник
comment
Мне немного любопытно, почему вы сделали свой собственный контейнер? Хотя это может быть хорошим упражнением, чтобы сделать это пару раз, в большинстве случаев стандартных контейнеров должно быть достаточно для большинства случаев.   -  person Some programmer dude    schedule 01.05.2021
comment
Да, я воспроизвел стандартное использование контейнера, такое как двусвязный список, но это не значит, что я буду применять его для проектов, а только в качестве упражнения.   -  person Desmond Gold    schedule 01.05.2021
comment
Я также реализовал итератор подкласса с функциями начала и конца. Что такое итератор подкласса?   -  person Nicol Bolas    schedule 01.05.2021
comment
Извините, что смущаю вас, но я имею в виду итератор класса-члена внутри моего пользовательского класса или конструктор goldbox::iterator используется из функций-членов begin и end внутри класса goldbox.   -  person Desmond Gold    schedule 01.05.2021
comment
Что касается вашей проблемы, если итераторы верны, вам не нужно ничего делать. Любой итерируемый контейнер (с begin и end функциями-членами и правильно реализованными итераторами) можно использовать как есть. Пожалуйста, попробуйте создать минимальный воспроизводимый пример, чтобы показать нам, и включите полный вывод сборки в вопрос.   -  person Some programmer dude    schedule 01.05.2021
comment
идентификаторы, начинающиеся с двойного подчеркивания, зарезервированы   -  person bolov    schedule 01.05.2021
comment
Пожалуйста, не добавляйте обновления, которые решают проблему, которую вы изначально задали, если это делает существующие ответы недействительными. Идите вперед и добавьте ответ, если у вас есть решение. Если у вас есть новые вопросы, на которые не отвечают существующие ответы, задайте новый вопрос.   -  person cigien    schedule 01.05.2021


Ответы (1)


TLDR

Ваш класс не удовлетворяет std::ranges::input_range, потому что ваш итератор не удовлетворяет std::ranges::input_iterator. В вашем классе итератора вам необходимо:

  • добавить конструктор по умолчанию
  • добавить общедоступный difference_type псевдоним
  • заставить операторы преинкремента и декремента возвращать ссылку
  • добавить оператор разницы
  • сделать operator== константным
  • добавить общедоступный псевдоним value_type
  • добавить T& operator*() const

он все равно выдаст ошибку, что ни начало, ни конец не были объявлены в области видимости.

Я не знаю, какой компилятор вы используете, который выдает это вводящее в заблуждение сообщение об ошибке. Если вы скомпилируете с помощью gcc, вы получите правильную диагностику ошибок:

примечание: требуемое выражение 'std::ranges::__cust::begin(__t)' неверно

  581 |         ranges::begin(__t);
      |         ~~~~~~~~~~~~~^~~~~

cc1plus: примечание: установите для параметра '-fconcepts-diagnostics-depth=' значение не менее 2 для более подробной информации.

Установив более высокое значение -fconcepts-diagnostics-depth=, мы можем увидеть основные причины:

примечание: ни один операнд дизъюнкции не выполняется

  114 |         requires is_array_v<remove_reference_t<_Tp>> || __member_begin<_Tp>
      |                  ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  115 |           || __adl_begin<_Tp>
      |           ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Ваш контейнер не является массивом, и вы используете не начало adl, а начало члена, поэтому нам нужно выяснить, почему ваш класс не удовлетворяет __member_begin:

примечание: 'std::__detail::__decay_copy(__t.begin())' не удовлетворяет требованию типа возврата, потому что

  939 |           { __detail::__decay_copy(__t.begin()) } -> input_or_output_iterator;
      |             ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~

Проблема в том, что ваш класс итератора на самом деле не является правильным итератором. Давайте посмотрим, почему:

примечание: выражение 'is_constructible_v‹_Tp, _Args ...› [with _Tp = goldbox::iterator; _Args = {}]» оценивается как «ложь»

  139 |       = destructible<_Tp> && is_constructible_v<_Tp, _Args...>;
      |                              ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Первое исправление — сделать ваш итератор по умолчанию конструктивным. Делая это, а затем перекомпилируя, мы видим, что ваш класс также не удовлетворяет концепции итератора:

примечание: обязательный тип 'std::iter_difference_t‹_Iter›' недействителен, т.к.

  601 |         typename iter_difference_t<_Iter>;
      |         ~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

а также

примечание: '++ __i' не удовлетворяет требованию возвращаемого типа, потому что

  603 |         { ++__i } -> same_as<_Iter&>;
      |           ^~~~~

Вам нужно добавить общедоступный псевдоним difference_type и сделать так, чтобы операторы преинкремента и декремента возвращали ссылку на итератор.

Исправив это, а затем перекомпилировав, мы видим, что ваш класс также не соответствует концепции итератора:

примечание: 'std::__detail::__decay_copy(__t.end())' не удовлетворяет требованию типа возврата, потому что

  136 |           { __decay_copy(__t.end()) }
      |             ~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~

ошибка: выведенный тип выражения не удовлетворяет ограничениям заполнителя

  136 |           { __decay_copy(__t.end()) }
      |           ~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  137 |             -> sentinel_for<decltype(_Begin{}(std::forward<_Tp>(__t)))>;
      |             ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

примечание: требуемое выражение '(__t == __u)' неверно, потому что

  282 |           { __t == __u } -> __boolean_testable;
      |             ~~~~^~~~~~

Это означает, что итератор, возвращаемый begin(), несопоставим с итератором, возвращаемым end. Глядя на глубину диагностики, вы можете увидеть, что ваш operator== не учитывается, потому что он не является константой.

Исправив это, а затем перекомпилировав, мы видим, что ваш класс также не удовлетворяет концепции input_iterator:

примечание: обязательный тип 'std::iter_value_t‹_In›' недействителен, т.к.

  514 |         typename iter_value_t<_In>;
      |         ~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~

Это исправляется добавлением общедоступного псевдонима value_type.

Следующий:

примечание: вложенное требование 'same_as‹std::iter_reference_t, std::iter_reference_t‹_Tp›› не выполняется, поскольку

  517 |         requires same_as<iter_reference_t<const _In>,
      |         ~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  518 |                          iter_reference_t<_In>>;
      |                          ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Это означает, что operator* должен возвращать один и тот же тип ссылки как для iterator, так и для const iterator. Это исправляется добавлением константы operator*:

T& operator*();
T& operator*() const;

И теперь все ошибки компиляции исправлены, и обе версии (конвейерная и неконвейерная) компилируются. Обратите внимание, что я исправил ошибки компиляции, не проверяя вашу семантику.

person bolov    schedule 01.05.2021
comment
Мне трудно перепроверять свои ошибки в исходном коде. Когда вы помещаете резюме своего ответа, мне становится легче, и теперь он, наконец, компилируется без каких-либо ошибок. Большое спасибо! №3. Кстати, мой компилятор тоже GCC, но я использую версию моментального снимка 11.0.1. - person Desmond Gold; 01.05.2021
comment
Вам не нужно определять operator-, достаточно члена difference_type. - person T.C.; 01.05.2021
comment
@Т.С. благодарю вас. Отредактировано. - person bolov; 01.05.2021