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分类: C/C++

2013-07-01 16:34:50

迭代器(iterator)是一种允许程序员检查容器内元素,并实现元素遍历的数据类型。
  标准库为每一种标准容器(包括vector)定义了一种迭代器类型。迭代器类型提供了比下标操作更一般化的方法:所有的标准库容器都定义了相应的迭代器类型,而只有少数的容器支持下标操作。因为迭代器对所有的容器都适用,现代C++程序更倾向于使用迭代器而不是下标操作访问容器元素,即使对支持下标操作的vector类型也这样。


  1. 容器的iterator类型
  每种容器类型都定义了自己的迭代器类型,

    如vector:
  vector::iterator iter;
  这条语句定义了一个名为iter的变量,它的数据类型是由vector定义的iterator类型。
    //The double colon [ ::] indicates that iterator is a type nested within the string
vector definition.

    如map:

    map::iterator  iter;

    这条语句定义了一个名为iter的map类型的迭代器

 
    每个标准库容器类型都定义了一个名为iterator的成员,这里的iterator与迭代器实际类型的含义相同。
    
  2. begin和end操作
Each container class provides a begin() operation that returns an iterator that addresses the first element of the container and an  end() operation that returns an iterator that addresses 1 past the last element of the container. //每种容器都定义了一对命名为begin和end的函数,用于返回迭代器。
    如果容器中有元素的话,由begin返回的迭代器指向第一个元素:
  vector::iterator iter = ivec.begin();
  上述语句把iter初始化为由名为ivec的vector进行begin操作返回的值。假设vector不空,初始化后,iter即指该元素为ivec[0]。
  由end操作返回的迭代器指向vector的“末端元素的下一个”。通常称为超出末端迭代器(off-the-end iterator),表明它指向了一个不存在的元素。如果vector为空,begin返回的迭代器与end返回的迭代器相同。
  由end操作返回的迭代器并不指向vector中任何实际的元素,相反,它只是起一个哨兵(sentinel)的作用,表示我们已处理完vector中所有元素。
  3. vector迭代器的自增和解引用运算
  迭代器类型定义了一些操作来获取迭代器所指向的元素,并允许程序员将迭代器从一个元素移动到另一个元素。
  迭代器类型可使用解引用操作符(*操作符)来访问迭代器所指向r 元素:
  *iter = 0;
  解引用操作符返回迭代器当前所指向的元素。假设iter指向vector对象ivec的第一个元素,那么*iter和ivec[0]就是指向同一个元素。上面这个语句的效果就是把这个元素的值赋为0。

    对于map的迭代器,*iter指向的是一个pair对象,其中first拥有键,second拥有值。
  迭代器使用自增操作符(1.4.1节)向前移动迭代器指向容器中下一个元素。从逻辑上说,迭代器的自增操作和int型对象的自增操作类似。对int对象来说,操作结果就是把int型值“加1”,而对迭代器对象则是把容器中的迭代器“向前移动一个位置”。因此,如果iter指向第一个元素,则++iter指向第二个元素。
  由于end操作返回的迭代器不指向任何元素,因此不能对它进行解引用或自增操作。
  4. 迭代器的其他运算
  另一对可执行于迭代器的操作就是比较:用==或!=操作符来比较两个迭代器,如果两个迭代器对象指向同一个元素,则它们相等,否则就不相等。
  5. 迭代器应用的程序示例
  假设已声明了一个vector型的ivec变量,要把它所有元素值重置为0,可以用下标操作来完成:
  // reset all the elements in ivec to 0
  for (vector::size_type ix = 0; ix != ivec.size(); ++ix)
  ivec[ix] = 0;
  上述程序用for循环遍历ivec的元素,for循环定义了一个索引ix,每循环迭代一次ix就自增1。for循环体将ivec的每个元素赋值为0。
  更典型的做法是用迭代器来编写循环:
  // equivalent loop using iterators to reset all the elements in ivec to 0
  for (vector::iterator iter = ivec.begin();
  iter != ivec.end(); ++iter)
  *iter = 0; // set element to which iter refers to 0
  for循环首先定义了iter,并将它初始化为指向ivec的第一个元素。for循环的条件测试iter是否与end操作返回的迭代器不等。每次迭代iter都自增1,这个for循环的效果是从ivec第一个元素开始,顺序处理vector中的每一元素。最后,iter将指向ivec中的最后一个元素,处理完最后一个元素后,iter再增加1,就会与end操作的返回值相等,在这种情况下,循环终止。
  for循环体内的语句用解引用操作符来访问当前元素的值。和下标操作符一样,解引用操作符的返回值是一个左值,因此可以对它进行赋值来改变它的值。上述循环的效果就是把ivec中所有元素都赋值为0。
  通过上述对代码的详细分析,可以看出这段程序与用下标操作符的版本达到相同的操作效果:从vector的第一个元素开始,把vector中每个元素都置为0。
  本节给出的例子程序和3.3.2节vector的下标操作的程序一样,如果vector为空,程序是安全的。如果ivec为空,则begin返回的迭代器不指向任何元素,由于没有元素,所以它不能指向任何元素——在这种情况下,从begin操作返回的迭代器与从end操作返回的迭代器的值相同,因此for语句中的测试条件立即失败。
  6. const_iterator
  前面的程序用vector::iterator改变vector中的元素值。每种容器类型还定义了一种名为const_iterator的类型,该类型只能访问容器内元素,但不能改变其值。
  当我们对普通iterator类型解引用时,得到对某个元素的非const引用。而如果我们对const_iterator类型解引用时,则可以得到一个指向const对象的引用,如同任何常量一样,该对象不能进行重写。
  例如,如果text是vector类型,程序员想要遍历它,输出每个元素,可以这样编写程序:
  // use const_iterator because we won’t change the elements
  for (vector::const_iterator iter = text.begin(); iter != text.end(); ++iter)
  cout << *iter << endl; // print each element in text
  除了是从迭代器读取元素值而不是对它进行赋值之外,这个循环与前一个相似。由于这里只需要借助迭代器进行读,不需要写,这里把iter定义为const_iterator类型。当对const_iterator类型解引用时,返回的是一个const值。不允许用const_iterator进行赋值:
  for (vector::const_iterator iter = text.begin(); iter != text.end(); ++ iter)
  *iter = " "; // error: *iter is const
  使用const_iterator类型时,我们可以得到一个迭代器,它自身的值可以改变,但不能用来改变其所指向的元素的值。可以对迭代器进行自增以及使用解引用操作符来读取值,但不能对该元素值赋值。
  不要把const_iterator对象与const的iterator对象混淆起来。声明一个const迭代器时,必须初始化迭代器。一旦被初始化后,就不能改变它的值:
  vector nums(10); // nums is nonconst
  const vector::iterator cit = nums.begin();
  *cit = 1; // ok: cit can change its underlying element
  ++cit; // error: can’t change the value of cit
  const_iterator对象可以用于const vector或非const vector,因为不能改写元素值。const迭代器这种类型几乎没什么用处:一旦它被初始化后,只能用它来改写其指向的元素,但不能使它指向任何其他元素。
  除了一次移动迭代器的一个元素的增量操作符外,vector的迭代器(很少有其他标准库容器迭代器)也支持其他的算术操作。这些操作称为迭代器算术操作(iterator arithmetic),包括:
  iter + n
  iter - n
  可以对迭代器对象加上或减去一个整型值。这样做将产生一个新的迭代器,其位置在iter所指元素之前(加)或之后(减)n个元素的位置。加或减之后的结果必须指向iter所指vector中的某个元素,或者是vector末端的后一个元素。加上或减去的值的类型应该是vector的size_type或difference_type类型(参考下面的解释)。
  iter1 - iter2
  该表达式用来计算两个迭代器对象的距离,该距离是名为difference_type的signed整数类型的值,这里的difference_type类型类似于size_type类型,也是由vector定义的。difference_type是signed类型,因为减法运算可能产生负数的结果。该类型可以保证足够大以存储任何两个迭代器对象间的距离。iter1与iter2两者必须都指向同一vector中的元素,或者指向vector末端之后的下一个元素。
  可以用迭代器算术操作来移动迭代器直接指向某个元素,例如,下面语句直接定位于vector的中间元素:
  vector::iterator mid = vi.begin() + vi.size()/2;
  上述代码用来初始化mid,使其指向vi中最靠近正中间的元素。这种直接计算迭代器的方法,与用迭代器逐个元素自增操作到达中间元素的方法是等价的,但前者的效率要高得多。
  任何改变vector长度的操作都会使已存在的迭代器失效。例如,在调用push_back之后,就不能再信赖指向vector的迭代器的值了。

本文大部分转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b3c1f950100kjgn.html

 

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