C++学习之迭代器

C++标准库中的3个重要概念就是容器，迭代器，算法，标准库中的常用容器有vector,list,deque,map,set,multimap,multiset（C++11中新增了array,forward_list,unordered_map,unordered_set,unordered_multimap,unordered_multiset）,这些容器大家都经常用到，相对比较熟悉。但是使用C++，就必须得熟悉其提供给我们的100多个泛型算法（参见C++学习之标准库泛型算法_STL算法），这样我们就可以避免重复造轮子。泛型算法不是调用容器已有的操作实现，而是借助于迭代器来实现，所以调用泛型算法的时候，我们需要传递迭代器参数来指明输入范围和输出范围，所以在学习泛型算法之前，必须先了解迭代器的概念，类型等。

下面是我在看了C++primer第11章泛型算法后自己的理解：

一、什么是迭代器？

我的理解是迭代器提供了一种遍历容器内元素的方法，比如遍历数组可以通过指针实现，指针就可以认为是一种迭代器，可以参见C++ Primer的p84 。

我认为迭代器没有责任去检测越界，比如当某个迭代器位于超出末端下一位置，如果再对它进行自增运算，那么就会出现运行时错误：“iterator not incrementable"。

二、迭代器种类

1.从迭代器的类型上对迭代器分类

（1）普通迭代器：就是我们经常使用的 容器::iterator，比如std::vector<int>::iterator，一般都支持++、--操作，其他算术操作看具体的容器类型；

（2）反向迭代器：这一种迭代器也是经常用到的，比如std::list<int>::reverse_iterator，一般都支持++、--操作，其他算术操作看具体的容器类型；

          反向迭代器的通过使用普通迭代器的自减操作实现的，所以从一个支持--同时也支持++的迭代器就可以定义反向迭代器

         *上面两种类型的迭代器都有相应的const迭代器，const迭代器不能修改其指向的元素，比如std::list<int>::const_iterator，std::list<int>::const_reverse_iterator，const迭          代器类似于const int* p。

（3）流迭代器：输入输出流不是容器，但是标准库将它看作了”容器“，流迭代器只支持向前遍历（++）这是流的特点决定的，因此流迭代器不能创建反向迭代器。流迭代器分为了istream_iterator和ostream_iterator，分别用于遍历输入、输出流，并且我们只能从istream_iterator读入输入流的内容，通过ostream_iterator写出到输出流。

        istream_iterator提供的操作

               it1==it2 比较两个迭代器是否相同。

               it1!=it2  如果两个都指向end，那么it1==it2；如果均不指向end，且由同一个输入流构造，那么也相等。

                             比较运算符必须是 读取相同类型的两个流迭代器

               *it  返回从流中读取的值，作为右值使用

               it->v  或 (*it).v 返回读取对象的成员v

               ++it 

               it++

         ostream_iterator 只提供*it （作为左值使用），++it ，it ++，不提供比较和成员选择操作。

         流迭代器的构造函数

         istream_iterator<T> in(stream)    创建从输入流stream读入T类型对象的 istream_iterator对象

         istream_iterator<T> in                   istream_iterator对象的超出末端迭代器

         ostream_iterator<T> out(stream)    创建将T类型对象写出到输出流stream的ostream_iterator对象，可以指名输出时的分隔符，如下

         ostream_iterator<T> out(stream,delim)  

         *ostream_iterator 不提供比较函数，所以就没必要定义其对应的超出末端的迭代器了

         任何定义了输入操作符（>>)的类型都能定义都可以定义 istream_iterator，同时任何定义了输出操作符（<<)的类型都能定义都可以定义 ostream_iterator

         下面是流迭代器的例子        

//将input.txt 内容拷贝到output.txt,以换行符分隔输出ifstream fileIn("input.txt");istream_iterator<string> iit(fileIn);istream_iterator<string> eof;ofstream fileOut("output.txt");ostream_iterator<string>oit(fileOut,"\n");copy(iit,eof,oit);fileOut.clear();fileOut.close();fileIn.clear();fileIn.close();

（4）插入迭代器：插入迭代器实际是迭代器适配器，它又分为了首插入迭代器、尾插入迭代器、指定位置插入迭代器，即front_inserter,back_inserter,inserter.

          适配器的概念可以参见http://kingphp.blog.163.com/blog/static/200423244201272953254508/，这里插入适配器，带有一个容器形参，并生成一个在此容器上的一个迭代器，用于向容器中插入元素，首插入迭代器、尾插入迭代器、指定位置插入迭代器的位置分别是容器首部、超出末端第一个位置、指定位置，（C++STL插入的意思是在指定位置前添加元素），并且在多次使用某个插入迭代器的时候，其位置永远是容器首部、尾部、指定的位置。比如下面的代码：

#include<iostream>#include<iterator>#include<list>#include<algorithm>int main(int argc,char**argv){std::list<int> vInt1,vInt2;for(int i=0;i<5;++i){vInt1.push_back(i);vInt2.push_back(i+5);}//vInt1 0,1,2,3,4//vInt2 5,6,7,8,9//使用inserter vInt1 copy到 vInt2的7的前面//结果 5 6 0 1 2 3 4 7 8 9std::copy(vInt1.begin(),vInt1.end(),std::inserter(vInt2,std::find(vInt2.begin(),vInt2.end(),7)));for(std::list<int>::iterator it=vInt2.begin();it!=vInt2.end();++it)std::cout<<*it<<" ";std::cout<<std::endl;//使用front_inserter vInt1 copy到 vInt2 前面//结果 4 3 2 1 0 5 6 0 1 2 3 4 7 8 9std::copy(vInt1.begin(),vInt1.end(),std::front_inserter(vInt2));for(std::list<int>::iterator it=vInt2.begin();it!=vInt2.end();++it)std::cout<<*it<<" ";std::cout<<std::endl;return EXIT_SUCCESS;}

值得注意的是front_inserter,back_inserter,inserter分别调应其参数类型容器的push_front,push_back,insert操作，所以得要求容器具有相应的操作才行，比如不能在vector上构造front_inserter。

2.通过STL中泛型算法对迭代器参数类型的要求对迭代器分类

（1）输入迭代器  只读（一次），不写，支持自增 ，如istream_iterator

（2）输出迭代器  只写（一次），不读，支持自增，如ostream_iterator

（3）前向迭代器  支持同一元素的多次读写

（4）双向迭代器  从两个方向读写，如list<t>::iterator

（5）随机访问迭代器   在常量时间内读写任意位置, vector,deque,string可以提供，常用的指针也是。

这几种迭代器具有层次结构（具体层次结构请参见C++学习之深入理解迭代器）,下层具有上层的功能，并且添加了添加一些额外的操作，如下图。

注意：所有标准库提供的迭代器都至少达到双向迭代器的要求；

           由于关联容器map，set的键是const类型，不能写入，所以将关联容器的迭代器视为支持自减运算的输入迭代器，而不是完整的双向迭代器；

           算法中用于标记范围的一对迭代器必须是同种类型。