C++之STL迭代器（iterator）

[摘要]本文是对STL--迭代器（iterator）的讲解，对学习C++编程技术有所帮助,与大家分享。

原文：http://www.cnblogs.com/qunews/p/3761405.html

1 头文件

所有容器有含有其各自的迭代器型别（iterator types），所以当你使用一般的容器迭代器时，并不需要含入专门的头文件。不过有几种特别的迭代器，例如逆向迭代器，被定义于<iterator>中。

2 迭代器类型

迭代器共分为五种，分别为: Input iterator、Output iterator、Forward iterator、Bidirectional iterator、Random access iterator。

迭代器iterator 提供了一种一般化的方法对顺序或关联容器类型中的每个元素进行连续访问

例如，假设iter为任意容器类型的一个iterator，则++iter 表示向前移动迭代器使其指向容器的下一个元素，而*iter 返回iterator 指向元素的值，每种容器类型都提供一个begin()和一个end()成员函数。

begin()返回一个iterator 它指向容器的第一个元素

end()返回一个iterator 它指向容器的末元素的下一个位置

2.1 Input（输入）迭代器

只能一次一个向前读取元素，按此顺序一个个传回元素值。表2.1列出了Input迭代器的各种操作行为。Input迭代器只能读取元素一次，如果你复制Input迭代器，并使原Input迭代器与新产生的副本都向前读取，可能会遍历到不同的值。纯粹Input迭代器的一个典型例子就是“从标准输入装置（通常为键盘）读取数据”的迭代器。

表达式                      功能表述

*iter                  读取实际元素

iter->member           读取实际元素的成员（如果有的话）

++iter                 向前步进（传回新位置）

iter++                 向前步进（传回旧位置）

iter1 == iter2         判断两个迭代器是否相同

iter1 != iter2         判断两个迭代器是否不相等

TYPE(iter)             复制迭代器（copy 构造函数）

2.2 Output（输出）迭代器

Output迭代器和Input迭代器相反，其作用是将元素值一个个写入。表2.2列出Output迭代器的有效操作。operator*只有在赋值语句的左手边才有效。Output迭代器无需比较（comparison）操作。你无法检验Output迭代器是否有效，或“写入动作”是否成功。你唯一可以做的就是写入、写入、再写入。

表达式                  功能表述

*iter = value      将元素写入到迭代器所指位置

++iter             向前步进（传回新位置）

iter++             向前步进（传回旧位置）

TYPE(iter)         复制迭代器（copy 构造函数）

2.3 Forward（前向）迭代器

Forward迭代器是Input迭代器与Output迭代器的结合，具有Input迭代器的全部功能和Output迭代器的大部分功能。表2.3总结了Forward迭代器的所有操作。Forward迭代器能多次指向同一群集中的同一元素，并能多次处理同一元素。

表达式                 功能表述

*iter               存取实际元素

iter->member        存取实际元素的成员

++iter              向前步进（传回新位置）

iter++              向前步进（传回旧位置）

iter1 == iter2      判断两个迭代器是否相同

iter1 != iter2      判断两个迭代器是否不相等

TYPE()              产生迭代器（default构造函数）

TYPE(iter)          复制迭代器（copy构造函数）

iter1 == iter2      复制

2.4 Bidirectional（双向）迭代器

Bidirectional（双向）迭代器在Forward迭代器的基础上增加了回头遍历的能力。换言之，它支持递减操作符，用以一步一步的后退操作。

2.5 Random Access（随机存取）迭代器

Random Access迭代器在Bidirectional迭代器的基础上再增加随机存取能力。因此它必须提供“迭代器算数运算”（和一般指针“指针算术运算”相当）。也就是说，它能加减某个偏移量、能处理距离（differences）问题，并运用诸如<和>的相互关系操作符进行比较。以下对象和型别支持Random Access迭代器：

• 可随机存取的容器（vector, deque）

• strings（字符串，string，wstring）

• 一般array（指针）

3 迭代器相关辅助函数

3.1 advance()令迭代器前进

3.2 distance() 处理迭代器之间的距离

3.3 iter_swap()交换两个迭代器所指内容

4  迭代器配接器

4.1 Reverse（逆向迭代器）

逆向迭代器重新定义递增运算和递减运算，使其行为正好倒置。成员函数rbegin()和rend()各传回一个Reverse迭代器，和begin()和end()类似，共同定义一个半开区间。用正向迭代器可以直接构造一个逆向迭代器，但是构造之后会出现“错位”现象。原因在逆向迭代器要保证半开区间不会越界，可调用逆向迭代器的base()函数，保证转换值的正确性（迭代器移了一位）。

4.2 Insert（安插型）迭代器

Insert迭代器，也称为inserters，用来将“赋值新值”操作转换为“安插新值”操作。通过这种迭代器，算法可以执行安插（insert）行为而非覆盖（overwrite）行为。所有Insert迭代器都隶属于Output迭代器类型。所以它只提供赋值（assign）新值的能力。表4.2.1列出Insert迭代器的所有操作函数。

表达式            功能表述

*iter           无实际操作（传回iter）

iter = value    安插value

++iter          无实际操作（传回iter）

iter++          无实际操作（传回iter）

C++标准程序库提供三种Insert迭代器：back inserters, front inserters, general inserters。它们的区别在于插入位置。事实上它们各自调用所属容器中不同的成员函数。所以Insert迭代器初始化时要清楚知道自己所属的容器是哪一种。表4.2.2列出Insert迭代器的种类。

名称                     Class                 其所调用的函数             生成函数

Back   inserter     back_inserter_iterator         push_back(value)        back_inserter(cont)

Front inserter      front_insert_iterator          push_front(value)       front_inserter(cont)

General inserter    insert_iterator                insert(pos, value)       inserter(cont, pos)

4.3 Stream（流）迭代器

Stream迭代器是一种迭代器配接器，通过它，你可以把stream当成算法的原点和终点。更明确的说，一个istream迭代器可以用来从input stream中读元素，而一个ostream迭代器可以用来对output stream写入元素。

Stream迭代器的一种特殊形式是所谓的stream缓冲区迭代器，用来对stream缓冲区进行直接读取和写入操作。

Ostream迭代器

ostream迭代器 可以被赋予的值写入output stream中。下表列出ostream迭代器的各项操作

算式                               功能表述

ostream_iterator<T>(ostream)          为ostream产生一个ostream迭代器

ostream_iterator<T>(ostream, delim)   为ostream产生一个ostream迭代器，各元素间以delim为分隔符（请注意，delim的型别是const char*）

*iter                                 无实际操作（传回iter）

iter = value                          将value写到ostream，像这样：ostream<<value。其后再输出一个delim（分隔符；如有定义的话）

++iter                                无实际操作（传回iter）

iter++                                 无实际操作（传回iter）

Istream迭代器

istream迭代器是ostream迭代器的拍档，用来从input stream读取元素。透过istream迭代器，算法可以从stream中直接读取数据。istream迭代器的各项操作。

算式                                功能表述

istream_iterator<T>()                 产生一个end-of-stream迭代器

istream_iterator<T>(istream)          为istream产生的一个迭代器（可能立即去读第一个元素）

*iter                                 传回先前读取的值（如果构造函数并未立刻读取第一个元素值，则本式执行读取任务）

iter->member                          传回先前读取的元素的成员（如果有的话）

++iter                                读取下一个元素，并传回其位置

iter++                                读取下一个元素，并传回迭代器指向前一个元素

iter1 == iter2                        检查iter1和iter2是否相等

iter1 != iter2                        检查iter1和iter2是否不相等

5.下面列举了些例子说明各个容器的用法：

1、vector
#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<char> charVector;

    int x;
    for (x=0; x<10; ++x)
        charVector.push_back(65 + x);

    int size = charVector.size();
    for (x=0; x<size; ++x)
    {
        std::vector<char>::iterator start =
            charVector.begin();
        charVector.erase(start);
        std::vector<char>::iterator iter;
        for (iter = charVector.begin();
                iter != charVector.end(); iter++)
        {
            std::cout << *iter;
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}
2、deque
#include <iostream>
#include <deque>

int main()
{
    std::deque<char> charDeque;
    int x;
    for (x=0; x<10; ++x)
        charDeque.push_front(65 + x);

    int size = charDeque.size();
    for (x=0; x<size; ++x)
    {
        std::deque<char>::iterator start =
            charDeque.begin();
        charDeque.erase(start);
        std::deque<char>::iterator iter;
        for (iter = charDeque.begin();
                iter != charDeque.end(); iter++)
        {
            std::cout << *iter;
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}
3、list
#include <iostream>
#include <list>

int main()
{
    // Create and populate the list.
    int x;
    std::list<char> charList;
    for (x=0; x<10; ++x)
        charList.push_front(65 + x);

    // Display contents of list.
    std::cout << "Original list: ";
    std::list<char>::iterator iter;
    for (iter = charList.begin();
            iter != charList.end(); iter++)
    {
        std::cout << *iter;
        //char ch = *iter;
        //std::cout << ch;
    }
    std::cout << std::endl;

    // Insert five Xs into the list.
    std::list<char>::iterator start = charList.begin();
    charList.insert(++start, 5, 'X');

    // Display the result.
    std::cout << "Resultant list: ";
    for (iter = charList.begin();
    iter != charList.end(); iter++)
    {
        std::cout << *iter;
        //char ch = *iter;
        //std::cout << ch;
    }

    return 0;
}
4、set
#include <iostream>
#include <set>

int main()
{
    // Create the set object.
    std::set<char> charSet;

    // Populate the set with values.
    charSet.insert('E');
    charSet.insert('D');
    charSet.insert('C');
    charSet.insert('B');
    charSet.insert('A');

    // Display the contents of the set.
    std::cout << "Contents of set: " << std::endl;
    std::set<char>::iterator iter;
    for (iter = charSet.begin(); iter != charSet.end(); iter++)
        std::cout << *iter << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    // Find the D.
    iter = charSet.find('D');
    if (iter == charSet.end())
        std::cout << "Element not found.";
    else
        std::cout << "Element found: " << *iter;

    return 0;
}
5、multiset
#include <iostream>
#include <set>

int main()
{
    // Create the first set object.
    std::multiset<char> charMultiset1;

    // Populate the multiset with values.
    charMultiset1.insert('E');
    charMultiset1.insert('D');
    charMultiset1.insert('C');
    charMultiset1.insert('B');
    charMultiset1.insert('A');
    charMultiset1.insert('B');
    charMultiset1.insert('D');

    // Display the contents of the first multiset.
    std::cout << "Contents of first multiset: " << std::endl;
    std::multiset<char>::iterator iter;
    for (iter = charMultiset1.begin();
            iter != charMultiset1.end(); iter++)
        std::cout << *iter << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    // Create the second multiset object.
    std::multiset<char> charMultiset2;

    // Populate the multiset with values.
    charMultiset2.insert('J');
    charMultiset2.insert('I');
    charMultiset2.insert('H');
    charMultiset2.insert('G');
    charMultiset2.insert('F');
    charMultiset2.insert('G');
    charMultiset2.insert('I');

    // Display the contents of the second multiset.
    std::cout << "Contents of second multiset: "
        << std::endl;
    for (iter = charMultiset2.begin();
    iter != charMultiset2.end(); iter++)
        std::cout << *iter << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    // Compare the sets.
    if (charMultiset1 == charMultiset2)
        std::cout << "set1 == set2";
    else if (charMultiset1 < charMultiset2)
        std::cout << "set1 < set2";
    else if (charMultiset1 > charMultiset2)
        std::cout << "set1 > set2";

    return 0;
}
6、map
#include <iostream>
#include <map>

typedef std::map<int, char> MYMAP;

int main()
{
    // Create the first map object.
    MYMAP charMap1;

    // Populate the first map with values.
    charMap1[1] = 'A';
    charMap1[4] = 'D';
    charMap1[2] = 'B';
    charMap1[5] = 'E';
    charMap1[3] = 'C';

    // Display the contents of the first map.
    std::cout << "Contents of first map: " << std::endl;
    MYMAP::iterator iter;
    for (iter = charMap1.begin();
            iter != charMap1.end(); iter++)
    {
        std::cout << (*iter).first << " --> ";
        std::cout << (*iter).second << std::endl;
    }
    std::cout << std::endl;

    // Create the second map object.
    MYMAP charMap2;

    // Populate the first map with values.
    charMap2[1] = 'F';
    charMap2[4] = 'I';
    charMap2[2] = 'G';
    charMap2[5] = 'J';
    charMap2[3] = 'H';

    // Display the contents of the second map.
    std::cout << "Contents of second map: " << std::endl;
    for (iter = charMap2.begin();
            iter != charMap2.end(); iter++)
    {
        std::cout << (*iter).first << " --> ";
        std::cout << (*iter).second << std::endl;
    }
    std::cout << std::endl;

    // Compare the maps.
    if (charMap1 == charMap2)
        std::cout << "map1 == map2";
    else if (charMap1 < charMap2)
        std::cout << "map1 < map2";
    else if (charMap1 > charMap2)
        std::cout << "map1 > map2";

    return 0;
}
7、multimap
#include <iostream>
#include <map>

typedef std::multimap<int, char> MYMAP;

int main()
{
    // Create the first multimap object.
    MYMAP charMultimap;

    // Populate the multimap with values.
    charMultimap.insert(MYMAP::value_type(1,'A'));
    charMultimap.insert(MYMAP::value_type(4,'C'));
    charMultimap.insert(MYMAP::value_type(2,'B'));
    charMultimap.insert(MYMAP::value_type(7,'E'));
    charMultimap.insert(MYMAP::value_type(5,'D'));
    charMultimap.insert(MYMAP::value_type(3,'B'));
    charMultimap.insert(MYMAP::value_type(6,'D'));

    // Display the contents of the first multimap.
    std::cout << "Contents of first multimap: " << std::endl;
    MYMAP::iterator iter;
    for (iter = charMultimap.begin();
            iter != charMultimap.end(); iter++)
    {
        std::cout << (*iter).first << " --> ";
        std::cout << (*iter).second << std::endl;
    }
    std::cout << std::endl;

    // Create the second multimap object.
    MYMAP charMultimap2;

    // Populate the second multimap with values.
    charMultimap2.insert(MYMAP::value_type(1,'C'));
    charMultimap2.insert(MYMAP::value_type(4,'F'));
    charMultimap2.insert(MYMAP::value_type(2,'D'));
    charMultimap2.insert(MYMAP::value_type(7,'E'));
    charMultimap2.insert(MYMAP::value_type(5,'F'));
    charMultimap2.insert(MYMAP::value_type(3,'E'));
    charMultimap2.insert(MYMAP::value_type(6,'G'));

    // Display the contents of the second multimap.
    std::cout << "Contents of second multimap: " << std::endl;
    for (iter = charMultimap2.begin();
            iter != charMultimap2.end(); iter++)
    {
        std::cout << (*iter).first << " --> ";
        std::cout << (*iter).second << std::endl;
    }
    std::cout << std::endl;

    // Compare the multimaps.
    if (charMultimap == charMultimap2)
        std::cout << "multimap1 == multimap2";
    else if (charMultimap < charMultimap2)
        std::cout << "multimap1 < multimap2";
    else if (charMultimap > charMultimap2)
        std::cout << "multimap1 > multimap2";

    return 0;
}
8、stack
#include <iostream>
#include <list>
#include <stack>

int main()
{
    std::stack<int, std::list<int> > intStack;

    int x;
    std::cout << "Values pushed onto stack:"
              << std::endl;
    for (x=1; x<11; ++x)
    {
        intStack.push(x*100);
        std::cout << x*100 << std::endl;
    }

    std::cout << "Values popped from stack:"
              << std::endl;
    int size = intStack.size();
    for (x=0; x<size; ++x)
    {
        std::cout << intStack.top() << std::endl;
        intStack.pop();
    }

    return 0;
}
9、queue
#include <iostream>
#include <list>
#include <queue>

int main()
{
    std::queue<int, std::list<int> > intQueue;

    int x;
    std::cout << "Values pushed onto queue:"
              << std::endl;
    for (x=1; x<11; ++x)
    {
        intQueue.push(x*100);
        std::cout << x*100 << std::endl;
    }

    std::cout << "Values removed from queue:"
              << std::endl;
    int size = intQueue.size();
    for (x=0; x<size; ++x)
    {
        std::cout << intQueue.front() << std::endl;
        intQueue.pop();
    }

    return 0;
}
10、priority_queue
#include <iostream>
#include <list>
#include <queue>

int main()
{
    std::priority_queue<int, std::vector<int>,std::greater<int> > intPQueue;
    int x;
    intPQueue.push(400);
    intPQueue.push(100);
    intPQueue.push(500);
    intPQueue.push(300);
    intPQueue.push(200);

    std::cout << "Values removed from priority queue:"
              << std::endl;
    int size = intPQueue.size();
    for (x=0; x<size; ++x)
    {
        std::cout << intPQueue.top() << std::endl;
        intPQueue.pop();
    }

    return 0;
}