【C++ Primer每天刷牙】一间 迭代器
迭代器的介绍
概述
迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型。
迭代器(iterator)是一种对象,它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或所有元素,每一个迭代器对象代表容器中的确定的地址。迭代器改动了常规指针的接口。所谓迭代器是一种概念上的抽象:那些行为上像迭代器的东西都能够叫做迭代器。
然而迭代器有非常多不同的能力。它能够把抽象容器和通用算法有机的统一起来。
标准库为每一种标准容器(包含 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通用化的方法:全部的标准库容器都定义了对应的迭代器类型。而仅仅有少数的容器支持下标操作。
由于迭代器对全部的容器都适用,现代
C++ 程序更倾向于使用迭代器而不是下标操作訪问容器元素,即使对支持下标操作的 vector 类型也是这样。使用迭代器能够訪问某个元素,迭代器也能从一个元素移动到还有一个元素。
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<int>::iterator iter;
这j句语句定义了一个名为 iter 的变量,它的数据类型是 vector<int> 定义的 iterator 类型。每一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同样。
术语辨析:迭代器和迭代器类型
我们首次遇到有关迭代器的术语时可能会困惑不解,原因之中的一个是因为同一个术语iterator 往往表示两个不同的事物。一般意义上指的是迭代器的概念;而详细而言时指的则是由容器定义的详细的iterator 类型,如 vector<int>。
重点要理解的是,有很多用作迭代器的类型。这些类型在概念上是相关的。
若一种类型支持一组确定的操作(这些操作可用来遍历容器内的元素,并訪问这些元素的值)。我们就称这样的类型为迭代器。各容器类都定义了自己的 iterator 类型,用于訪问容器内的元素。
换句话说,每一个容器都定义了一个名为 iterator 的类型,而这样的类型支持(概念上的)迭代器的各种操作。
begin 和 end 操作
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。假设容器中有元素的话,由 begin 返回的迭代器指向第一个元素:
vector<int>::iterator iter =ivec.begin();
上述语句把 iter 初始化为由名为vector 操作返回的值。如果 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”。“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。
假设 vector 为空,begin 返回的迭代器与 end 返回的迭代器同样。
由 end 操作返回的迭代器并不指向vector 中不论什么实际的元素,相反,它仅仅是起一个哨兵(sentinel)的作用。表示我们已处理完 vector 中全部元素。
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,并同意我们将迭代器从一个元素移动到还有一个元素。
迭代器类型可使用解引用操作符(dereference operator)(*)来訪问迭代器所指向的元素:
*iter = 0;
解引用操作符返回迭代器当前所指向的元素。如果 iter 指向 vector 对象 ivec 的第一元素,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。
迭代器是使用自增操作符向前移动迭代器指向容器中下一个元素的。
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,假设 iter 指向第一个元素,则 ++iter 指向
第二个元素。
PS:因为 end 操作返回的迭代器不指向不论什么元素。因此不能对它进行解引用或自增操作。
迭代器的其它操作
还有一对可运行于迭代器的操作就是比較:用 == 或 != 操作符来比較两个迭代器,假设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。
迭代器应用的程序演示样例
如果已声明了一个 vector<int> 型的 ivec 变量,要把它全部元素值重置为 0,能够用下标操作来完毕:
// reset all the elements in ivec to 0
for (vector<int>::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 的每一个元素赋值为 0。更典型的做法是用迭代器来编写循环:
// equivalent loop using iterators to resetall the elements in ivecto 0
for (vector<int>::iterator iter =ivec.begin();iter != ivec.end(); ++iter)
*iter = 0; // set element to which iterrefers to 0
看到没有,这样写方便多了。
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 循环的条件測试 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 第一个元素開始,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 再添加 1,就会与 end 操作的返回值相等。在这样的情况下。循环终止。
for 循环体内的语句用解引用操作符来訪问当前元素的值。和下标操作符一样,解引用操作符的返回值是一个左值。因此能够对它进行赋值来改变它的值。
上述循环的效果就是把 ivec 中全部元素都赋值为 0。
通过上述对代码的具体分析,能够看出这段程序与用下标操作符的版本号达到同样的操作效果:从vector 的第一个元素開始。把 vector 中每一个元素都置为 0。
须要注意,假设 vector 为空,上述程序是安全的。
假设 ivec 为空。则 begin 返回的迭代器不指向不论什么元素——因为没有元素。所以它不能指向不论什么元素。在这样的情况下,从 begin 操作返回的迭代器与从 end 操作返回的迭代器的值同样,因此 for 语句中的測试条件马上失败。
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,该类型仅仅能用于读取容器内元素,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(2.5 节)。
而假设我们对const_iterator 类型解引用时。则能够得到一个指向 const 对象的引用(2.4 节),如同不论什么常量一样,该对象不能进行重写。比如,假设 text 是 vector<string> 类型,程序猿想要遍历它,输出每一个元素。能够这样编敲代码:
// use const_iterator because we won'tchange the elements
for (vector<string>::const_iteratoriter = text.begin();iter != text.end(); ++iter)
cout << *iter << endl; // printeach 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。因为这里仅仅须要借助迭代器进行读。不须要写,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。不同意用const_iterator: 进行赋值
for (vector<string>::const_iteratoriter = text.begin();iter != text.end(); ++ iter)
*iter = " "; // 错误error: *iter is const
使用 const_iterator 类型时。我们能够得到一个迭代器,它自身的值能够改变,但不能用来改变其所指向的元素的值。
能够对迭代器进行自增以及使用解引用操作符来读取值,但不能对该元素赋值。
(const_iterator,常数的迭代器,下划线”_”表示的)
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<int> nums(10); // nums isnonconst
const vector<int>::iterator cit =nums.begin();
*cit = 1; // ok: cit can change itsunderlying element
++cit; // error: can't change the value ofcit
即:
const_iterator。常数的迭代器,下划线”_”表示的,指向的元素的值不能改变
const iterator,常数迭代器,指向的元素对象不能改变、
const_iterator 对象能够用于 const vector 或非 const vector,由于不
能改写元素值。const 迭代器这样的类型差点儿没什么用处:一旦它被初始化后,仅仅
能用它来改写其指向的元素,但不能使它指向不论什么其它元素。
const vector<int> nines(10, 9); //定义10个不能改变的“9”cannotchange elements in nines
// error: cit2 could change the element itrefers to and nines is const
const vector<int>::iterator cit2 =nines.begin( );//const iterator,声明一个 const 迭代器时,必须初始化迭代器,常数迭代器,指向的元素对象不能改变、
// ok: it can't change an element value, soit can be used with a const vector<int>
vector<int>::const_iterator it =nines.begin();
*it = 10; // error: *it is const
++it; // ok: it isn't const so we canchange its value
也就是:
// an iterator that cannot write elements
vector<int>::const_iterator
// an iterator whose value cannot change
const vector<int>::iterator
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