C++-Iterator-迭代器-介紹

C+ 迭代器 基礎(chǔ)介紹迭代器提供對一個(gè)容器中的對象的訪問方法，并且定義了容器中對象的范圍。迭代器就如同一個(gè)指針。事實(shí)上，C+的指針也是一種迭代器。但是，迭代器不僅僅是指針，因此你不能認(rèn)為他們一定具有地址值。例如，一個(gè)數(shù)組索引，也可以認(rèn)為是一種迭代器。除了使用下標(biāo)來訪問 vector 對象的元素外，標(biāo)準(zhǔn)庫還提供了另一種訪問元素的方法：使用迭代器（iterator）。迭代器是一種檢查容器內(nèi)元素并遍歷元素的數(shù)據(jù)類型。標(biāo)準(zhǔn)庫為每一種標(biāo)準(zhǔn)容器（包括 vector）定義了一種迭代器類型。迭代器類型提供了比下標(biāo)操作更通用化的方法：所有的標(biāo)準(zhǔn)庫容器都定義了相應(yīng)的迭代器類型，而只有少數(shù)的容器支持下標(biāo)操作。因?yàn)榈鲗λ械娜萜鞫歼m用，現(xiàn)代 C+ 程序更傾向于使用迭代器而不是下標(biāo)操作訪問容器元素，即使對支持下標(biāo)操作的 vector 類型也是這樣。容器的 iterator 類型每種容器類型都定義了自己的迭代器類型，如 vector： vector:iterator iter;這符語句定義了一個(gè)名為 iter 的變量，它的數(shù)據(jù)類型是 vector 定義的 iterator 類型。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫容器類型都定義了一個(gè)名為 iterator 的成員，這里的 iterator 與迭代器實(shí)際類型的含義相同。術(shù)語：迭代器和迭代器類型程序員首次遇到有關(guān)迭代器的術(shù)語時(shí)可能會(huì)困惑不解，原因之一是由于同一個(gè)術(shù)語 iterator 往往表示兩個(gè)不同的事物。一般意義上指的是迭代器的概念；而具體而言時(shí)指的則是由容器定義的具體的 iterator 類型，如 vector。重點(diǎn)要理解的是，有許多用作迭代器的類型，這些類型在概念上是相關(guān)的。若一種類型支持一組確定的操作（這些操作可用來遍歷容器內(nèi)的元素，并訪問這些元素的值），我們就稱這種類型為迭代器。各容器類都定義了自己的 iterator 類型，用于訪問容器內(nèi)的元素。換句話說，每個(gè)容器都定義了一個(gè)名為 iterator 的類型，而這種類型支持（概念上的）迭代器的各種操作。begin 和 end 操作每種容器都定義了一對命名為 begin 和 end 的函數(shù)，用于返回迭代器。如果容器中有元素的話，由 begin 返回的迭代器指向第一個(gè)元素： vector:iterator iter = ivec.begin();上述語句把 iter 初始化為由名為 vector 操作返回的值。假設(shè) vector 不空，初始化后，iter 即指該元素為 ivec0。由 end 操作返回的迭代器指向 vector 的“末端元素的下一個(gè)”?！俺瞿┒说鳌保╫ff-the-end iterator）。表明它指向了一個(gè)不存在的元素。如果 vector 為空，begin 返回的迭代器與 end 返回的迭代器相同。由 end 操作返回的迭代器并不指向 vector 中任何實(shí)際的元素，相反，它只是起一個(gè)哨兵（sentinel）的作用，表示我們已處理完 vector 中所有元素。vector 迭代器的自增和解引用運(yùn)算迭代器類型定義了一些操作來獲取迭代器所指向的元素，并允許程序員將迭代器從一個(gè)元素移動(dòng)到另一個(gè)元素。迭代器類型可使用解引用操作符（dereference operator）（*）來訪問迭代器所指向的元素： *iter = 0;解引用操作符返回迭代器當(dāng)前所指向的元素。假設(shè) iter 指向 vector 對象 ivec 的第一元素，那么 *iter 和 ivec0 就是指向同一個(gè)元素。上面這個(gè)語句的效果就是把這個(gè)元素的值賦為 0。迭代器使用自增操作符向前移動(dòng)迭代器指向容器中下一個(gè)元素。從邏輯上說，迭代器的自增操作和 int 型對象的自增操作類似。對 int 對象來說，操作結(jié)果就是把 int 型值“加 1”，而對迭代器對象則是把容器中的迭代器“向前移動(dòng)一個(gè)位置”。因此，如果 iter 指向第一個(gè)元素，則 +iter 指向第二個(gè)元素。由于 end 操作返回的迭代器不指向任何元素，因此不能對它進(jìn)行解引用或自增操作。迭代器的其他操作另一對可執(zhí)行于迭代器的操作就是比較：用 = 或 != 操作符來比較兩個(gè)迭代器，如果兩個(gè)迭代器對象指向同一個(gè)元素，則它們相等，否則就不相等。迭代器應(yīng)用的程序示例假設(shè)已聲明了一個(gè) vector 型的 ivec 變量，要把它所有元素值重置為 0，可以用下標(biāo)操作來完成： / reset all the elements in ivec to 0 for (vector:size_type ix = 0; ix != ivec.size(); +ix) ivecix = 0;上述程序用 for 循環(huán)遍歷 ivec 的元素，for 循環(huán)定義了一個(gè)索引 ix ，每循環(huán)迭代一次 ix 就自增 1。for 循環(huán)體將 ivec 的每個(gè)元素賦值為 0。更典型的做法是用迭代器來編寫循環(huán)： / equivalent loop using iterators to reset all the elements in ivec to 0for (vector:iterator iter = ivec.begin();iter != ivec.end(); +iter) *iter = 0; / set element to which iter refers to 0for 循環(huán)首先定義了 iter，并將它初始化為指向 ivec 的第一個(gè)元素。for 循環(huán)的條件測試 iter 是否與 end 操作返回的迭代器不等。每次迭代 iter 都自增 1，這個(gè) for 循環(huán)的效果是從 ivec 第一個(gè)元素開始，順序處理 vector 中的每一元素。最后， iter 將指向 ivec 中的最后一個(gè)元素，處理完最后一個(gè)元素后，iter 再增加 1，就會(huì)與 end 操作的返回值相等，在這種情況下，循環(huán)終止。for 循環(huán)體內(nèi)的語句用解引用操作符來訪問當(dāng)前元素的值。和下標(biāo)操作符一樣，解引用操作符的返回值是一個(gè)左值，因此可以對它進(jìn)行賦值來改變它的值。上述循環(huán)的效果就是把 ivec 中所有元素都賦值為 0。通過上述對代碼的詳細(xì)分析，可以看出這段程序與用下標(biāo)操作符的版本達(dá)到相同的操作效果：從 vector 的第一個(gè)元素開始，把 vector 中每個(gè)元素都置為 0。本節(jié)給出的例子程序，如果 vector 為空，程序是安全的。如果 ivec 為空，則 begin 返回的迭代器不指向任何元素由于沒有元素，所以它不能指向任何元素。在這種情況下，從 begin 操作返回的迭代器與從 end 操作返回的迭代器的值相同，因此 for 語句中的測試條件立即失敗。const_iterator前面的程序用 vector:iterator 改變 vector 中的元素值。每種容器類型還定義了一種名為 const_iterator 的類型，該類型只能用于讀取容器內(nèi)元素，但不能改變其值。當(dāng)我們對普通 iterator 類型解引用時(shí)，得到對某個(gè)元素的非 const（2.5 節(jié)）。而如果我們對 const_iterator 類型解引用時(shí)，則可以得到一個(gè)指向 const 對象的引用（2.4 節(jié)），如同任何常量一樣，該對象不能進(jìn)行重寫。例如，如果 text 是 vector 類型，程序員想要遍歷它，輸出每個(gè)元素，可以這樣編寫程序： / use const_iterator because we wont change the elements for (vector:const_iterator iter = text.begin();iter != text.end(); +iter) cout *iter endl; / print each element in text除了是從迭代器讀取元素值而不是對它進(jìn)行賦值之外，這個(gè)循環(huán)與前一個(gè)相似。由于這里只需要借助迭代器進(jìn)行讀，不需要寫，這里把 iter 定義為 const_iterator 類型。當(dāng)對 const_iterator 類型解引用時(shí)，返回的是一個(gè) const 值。不允許用 const_iterator: 進(jìn)行賦值 for (vector:const_iterator iter = text.begin();iter != text.end(); + iter) *iter = ; / error: *iter is const使用 const_iterator 類型時(shí)，我們可以得到一個(gè)迭代器，它自身的值可以改變，但不能用來改變其所指向的元素的值?？梢詫Φ鬟M(jìn)行自增以及使用解引用操作符來讀取值，但不能對該元素賦值。不要把 const_iterator 對象與 const 的 iterator 對象混淆起來。聲明一個(gè) const 迭代器時(shí)，必須初始化迭代器。一旦被初始化后，就不能改變它的值： vector nums(10); / nums is nonconst const vector:iterator cit = nums.begin(); *cit = 1; / ok: cit can change its underlying element +cit; / error: cant change the value of citconst_iterator 對象可以用于 const vector 或非 const vector，因?yàn)椴荒芨膶懺刂怠onst 迭代器這種類型幾乎沒什么用處：一旦它被初始化后，只能用它來改寫其指向的元素，但不能使它指向任何其他元素。 const vector nines(10, 9); / cannot change elements in nines / error: cit2 could change the element it refers to and nines is const const vector:iterator cit2 = nines.begin(); / ok: it cant change an element value, so it can be used with a const vector vector:const_iterator it = nines.begin(); *it = 10; / error: *it is const +it; / ok: it isnt const so we can change its value / an iterator that cannot write elements vector:const_iterator / an iterator whose value cannot change const vector:iterator迭代器的算術(shù)操作除了一次移動(dòng)迭代器的一個(gè)元素的增量操作符外，vector 迭代器（其他標(biāo)準(zhǔn)庫容器迭代器很少）也支持其他的算術(shù)操作。這些操作稱為迭代器算術(shù)操作（iterator arithmetic），包括：iter + niter - n可以對迭代器對象加上或減去一個(gè)整形值。這樣做將產(chǎn)生一個(gè)新的迭代器，其位置在 iter 所指元素之前（加）或之后（減） n 個(gè)元素的位置。加或減之后的結(jié)果必須指向 iter 所指 vector 中的某個(gè)元素，或者是 vector 末端的后一個(gè)元素。加上或減去的值的類型應(yīng)該是 vector 的 size_type 或 difference_type 類型（參考下面的解釋）。iter1 - iter2該表達(dá)式用來計(jì)算兩個(gè)迭代器對象的距離，該距離是名為 difference_type 的 signed 類型 size_type 的值，這里的 difference_type 是 signed 類型，因?yàn)闇p法運(yùn)算可能產(chǎn)生負(fù)數(shù)的結(jié)果。該類型可以保證足夠大以存儲(chǔ)任何兩個(gè)迭代器對象間的距離。iter1 與 iter2 兩者必須都指向同一 vector 中的元素，或者指向 vector 末端之后的下一個(gè)元