C++學習篇——C++ STL中迭代器介紹(收集)

文章目錄

• 迭代器的類型
• 指標迭代器
• 容器迭代器
• 常量迭代器

迭代器

迭代器提供對一個容器中的對象的存取方法，並且定義了容器中對象的範圍。迭代器就如同一個指標。事實上，C++的指標也是一種迭代器。但是，迭代器不僅僅是指標，因此你不能認為他們一定具有地址值。例如，一個數組索引，也可以認為是一種迭代器。

迭代器有各種不同的建立方法。程式可能把迭代器作為一個變數建立。一個STL容器類可能為了使用一個特定類型的資料而建立一個迭代器。作為指標，必須能夠使用*操作符類擷取資料。你還可以使用其他數學操作符如++。典型的，++操作符用來遞增迭代器，以訪問容器中的下一個對象。如果迭代器到達了容器中的最後一個元素的後面，則迭代器變成past-the-end值。使用一個past-the-end值得指標來訪問對象是非法的，就好像使用NULL或為初始化的指標一樣。

提示

STL不保證可以從另一個迭代器來抵達一個迭代器。例如，當對一個集合中的對象排序時，如果你在不同的結構中指定了兩個迭代器，第二個迭代器無法從第一個迭代器抵達，此時程式註定要失敗。這是STL靈活性的一個代價。STL不保證檢測毫無道理的錯誤。

迭代器的類型

對於STL資料結構和演算法，你可以使用五種迭代器。下面簡要說明了這五種類型：

·        Input iterators 提供對資料的唯讀訪問。

·        Output iterators 提供對資料的唯寫訪問

·        Forward iterators 提供讀寫操作，並能向前推進迭代器。

·        Bidirectional iterators提供讀寫操作，並能向前和向後操作。

·        Random access iterators提供讀寫操作，並能在資料中隨機移動。

儘管各種不同的STL實現細節方面有所不同，還是可以將上面的迭代器想象為一種類繼承關係。從這個意義上說，下面的迭代器繼承自上面的迭代器。由於這種繼承關係，你可以將一個Forward迭代器作為一個output或input迭代器使用。同樣，如果一個演算法要求是一個bidirectional 迭代器，那麼只能使用該種類型和隨機訪問迭代器。

指標迭代器

正如下面的小程式顯示的，一個指標也是一種迭代器。該程式同樣顯示了STL的一個主要特性——它不只是能夠用於它自己的類類型，而且也能用於任何C或C++類型。Listing 1, iterdemo.cpp, 顯示了如何把指標作為迭代器用於STL的find()演算法來搜尋普通的數組。

表 1. iterdemo.cpp

#include <iostream.h>

#include <algorithm>

using namespace std;

#define SIZE 100

int iarray[SIZE];

int main()

{

  iarray[20] = 50;

  int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);

  if (ip == iarray + SIZE)

     cout << "50 not found in array" << endl;

  else

     cout << *ip << " found in array" << endl;

  return 0;

}

在引用了I/O流庫和STL演算法標頭檔（注意沒有.h尾碼），該程式告訴編譯器使用std名字空間。使用std名字空間的這行是可選的，因為可以刪除該行對於這麼一個小程式來說不會導致名字衝突。

程式中定義了尺寸為SIZE的全域數組。由於是全域變數，所以運行時數組自動初始化為零。下面的語句將在索引20位置處地元素設定為50,並使用find()演算法來搜尋值50:

iarray[20] = 50;

int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);

find()函數接受三個參數。頭兩個定義了搜尋的範圍。由於C和C++數組等同於指標，運算式iarray指向數組的第一個元素。而第二個參數iarray + SIZE等同於past-the-end 值，也就是數組中最後一個元素的後面位置。第三個參數是待定位的值，也就是50。find()函數返回和前兩個參數相同類型的迭代器，這兒是一個指向整數的指標ip。

提示

必須記住STL使用模板。因此，STL函數自動根據它們使用的資料類型來構造。

為了判斷find()是否成功，例子中測試ip和 past-the-end 值是否相等：

if (ip == iarray + SIZE) ...

如果運算式為真，則表示在搜尋的範圍內沒有指定的值。否則就是指向一個合法對象的指標，這時可以用下面的語句顯示：:

cout << *ip << " found in array" << endl;

測試函數傳回值和NULL是否相等是不正確的。不要象下面這樣使用：

int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);

if (ip != NULL) ...  // ??? incorrect

當使用STL函數時，只能測試ip是否和past-the-end 值是否相等。儘管在本例中ip是一個C++指標,其用法也必須符合STL迭代器的規則。

容器迭代器

儘管C++指標也是迭代器，但用的更多的是容器迭代器。容器迭代器用法和iterdemo.cpp一樣，但和將迭代器申明為指標變數不同的是，你可以使用容器類方法來擷取迭代器對象。兩個典型的容器類方法是begin()和end()。它們在大多數容器中表示整個容器範圍。其他一些容器還使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器，以按反向順序指定物件範圍。

下面的程式建立了一個向量容器（STL的和數組等價的對象），並使用迭代器在其中搜尋。該程式和前一章中的程式相同。

Listing 2. vectdemo.cpp

#include <iostream.h>

#include <algorithm>

#include <vector>

using namespace std;

vector<int> intVector(100);

void main()

{

  intVector[20] = 50;

  vector<int>::iterator intIter =

     find(intVector.begin(), intVector.end(), 50);

  if (intIter != intVector.end())

     cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;

  else

     cout << "Vector does not contain 50" << endl;

}

注意用下面的方法顯示搜尋到的資料：

cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;

常量迭代器

和指標一樣，你可以給一個迭代器賦值。例如，首先申明一個迭代器：

vector<int>::iterator first;

該語句建立了一個vector<int>類的迭代器。下面的語句將該迭代器設定到intVector的第一個對象，並將它指向的對象值設定為123：:

first = intVector.begin();

*first = 123;

這種賦值對於大多數容器類都是允許的，除了唯讀變數。為了防止錯誤賦值，可以申明迭代器為：

const vector<int>::iterator result;

result = find(intVector.begin(), intVector.end(), value);

if (result != intVector.end())

  *result = 123;  // ???

警告

另一種防止資料被改變得方法是將容器申明為const類型。C++學習篇——C++ STL中迭代器介紹