迭代器:除了在其它語言中司空見慣的下標法訪問容器元素之外,C++語言提供了一種全新的方法——迭代器(iterator)來訪問容器的元素。迭代器其實類似於引用,指向容器中某一元素。換個方式來說,容器就是數據結構的泛指,迭代器就是指針的泛指,可以指向元素。容器相當於一個儲藏櫃,裡面裝的許多不同的物品就像是儲存的元素,比如面包、啤酒、蘋果、現金。要取得各個物體就得用與各個物體向匹配的工具,如取出面包要用盤子、取出啤酒要用杯子、取出蘋果要用籃子、取出現金要用錢包。迭代器的作用就相當於取出物品的工具的抽象,通過迭代器泛指現實生活中從貯藏室中取出物體的工具。C++迭代器是一種檢查容器內元素並遍歷元素的數據類型。
迭代器的類型
對於STL數據結構和算法,你可以使用五種迭代器。下面簡要說明了這五種類型:
Input iterators 提供對數據的只讀訪問。
Output iterators 提供對數據的只寫訪問。
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,並能在數據中隨機移動。
盡管各種不同的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系。從這個意義上說,下面的迭代器繼承自上面的迭代器。由於這種繼承關系,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。
指針迭代器
一個指針也是一種迭代器。該程序同樣顯示了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。下面的程序顯示了如何把指針作為迭代器用於STL的find()算法來搜索普通的數組。
1 #include <iostream.h> 2 #include <algorithm> 3 4 using namespace std; 5 #define SIZE 100 6 int iarray[SIZE]; 7 8 int main() 9 { 10 iarray[20] = 50; 11 int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50); 12 if (ip == iarray + SIZE) 13 cout << "50 not found in array" << endl; 14 else 15 cout << *ip << " found in array" << endl; 16 return 0; 17 }
程序中定義了尺寸為SIZE的全局數組。由於是全局變量,所以運行時數組自動初始化為零。下面的語句將在索引20位置處地元素設置為50,並使用find()算法來搜索值50:
iarray[20] = 50;
int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
find()函數接受三個參數。頭兩個定義了搜索的范圍。由於C和C++數組等同於指針,表達式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針ip。
if (ip == iarray + SIZE) ...
如果表達式為真,則表示在搜索的范圍內沒有指定的值。否則就是指向一個合法對象的指針,這時可以用下面的語句顯示::
cout << *ip << " found in array" << endl;
測試函數返回值和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。盡管在本例中ip是一個C++指針,其用法也必須符合STL迭代器的規則。
容器迭代器
盡管C++指針也是迭代器,但用的更多的是容器迭代器。和將迭代器申明為指針變量不同的是,你可以使用容器類方法來獲取迭代器對象。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范圍。其他一些容器還使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器,以按反向順序指定對象范圍。
下面的程序創建了一個矢量容器(STL的和數組等價的對象),並使用迭代器在其中搜索。該程序和前一章中的程序相同。
1 #include <iostream.h> 2 #include <algorithm> 3 #include <vector> 4 5 using namespace std; 6 vector<int> intVector(100); 7 8 void main() 9 { 10 intVector[20] = 50; 11 vector<int>::iterator intIter = 12 find(intVector.begin(), intVector.end(), 50); 13 if (intIter != intVector.end()) 14 cout << "Vector contains value " << *intIter << endl; 15 else 16 cout << "Vector does not contain 50" << endl; 17 }
常量迭代器
和指針一樣,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;
該語句創建了一個vector<int>類的迭代器。下面的語句將該迭代器設置到intVector的第一個對象,並將它指向的對象值設置為123::
first = intVector.begin();
*first = 123;
這種賦值對於大多數容器類都是允許的,除了只讀變量。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:另一種防止數據被改變得方法是將容器申明為const類型。
具體迭代器的實現源碼,https://www.sgi.com/tech/stl/download.html上有,可以自己下來看看。