迭代器

除了使用下标来访问vector对象的元素外,标准库还提供了另一种访问元素的方法:使用迭代器(iterator). 迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型.(简而言之,迭代器是一种数据类型)标准库为每一种标准容器(包括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:所有的标准库容器都定义了相应的迭代器类型,而只有少数的容器支持下标操作.因为迭代器对所有的容器都适用,现代C++程序更倾向于使用迭代器而不是下标操作访问容器元素,即使对支持下标操作的vector类型也是这样.后面将详细讨论迭代器的工作原理,但使用迭代器并不需要完全了解它复杂的实现细节.

1.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;

这条语句定义了一个名为iter的变量,它的数据类型是由vector<int>定义的iterator类型.每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相同.

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术语:迭代器和迭代器类型

程序员首次遇到有关迭代器的术语时可能会困惑不解,原因之一是由于同一个术语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;而具体而言时指的则是由容器定义的具体的iterator类型,如vector<int>.

重点要理解的是,有许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,并访问这些元素的值),我们就称这种类型为迭代器.每个容器类都定义了自己的iterator类型,用于访问容器内的元素,换句话说,每个容器都定义了一个名为iterator的类型,而这种类型支持(概念上的)迭代器的各种操作.

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2.begin和end操作

昨天不理解vector定义的时候调用的begin函数在这里出现拉

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.如果容器中有元素的话,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begin的vector操作返回的值.假设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".通常称为超出末端迭代器(off-the-end iterator),表明它指向了一个不存在的元素.如果vector为空,begin返回的迭代器与end返回的迭代器相同.(什么相同?????????)见下文第三个注解

注解:由end操作返回的迭代器并不指向vector中任何实际的元素,相反,它只是起

一个哨兵(sentinel)的作用,表示我们已处理完vector中所有元素.

3.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,并允许程序员将迭代器从一个元素移动到另一个元素.迭代器类型可使用解引用操作符(*操作符)来访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.假设iter指向vector对象ivec的第一个元素,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.

迭代器使用自增操作符向前移动迭代器指向容器中下一个元素.从逻辑上说,迭代器的自增操作和int型对象的自增操作类型类似.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,如果iter指向第一个元素,则++iter指向第二个元素.

注解:由于end操作返回的迭代器不指向任何元素,因此不能对它进行解引用或自

增操作.

4.迭代器的其他操作

另一对可执行迭代器的操作就是比较:用==或!=操作符来比较两个迭代器,如果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.

5.迭代器应用的程序示例

假设已声明了一个vector<int>型的ivec变量,要把它所有元素值重置为0,可以用

下标操作来完成:

//rest 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 rest all the elements in ivec to 0
for(vector<int>::iterator iter=ivec.begin();iter!=ivec.end();++iter)
*iter=0;   //set element to which iter refers to 0

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循环的条件测试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第一个元素开始,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再增加1,就会与end操作的返回值相等,在这种情况下,循环终止.

for循环体内的语句用解引用操作符来访问当前元素的值.和下标操作符一样,解引用操作符的返回值是一个左值,因此可以对它进行赋值来改变它的值.上述循环的效果就是把ivec中所有元素都赋值为0.通过上述对代码的详细分析,可以看出这段程序与用下标操作符的版本达到相同的操作效果:从vector的第一个元素开始,把vector中每个元素都置为0.

注解:本书给出的例子程序和3.3.2节vector的下标操作的程序一样,如果vector为空,程序是安全的.如果ivec为空,则begin返回的迭代器不指向任何元素------由于没有元素,所以它不能指向任何元素.在这种情况下,从begin操作返回的迭代器与从end操作返回的迭代器的值相同,因此for语句中的测试条件立即失败.

6.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,该类型只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引用.而如果我们对const_iterator类型解引用时,则可以得到一个指向const对象的引用,如同任何常量一样,该对象不能进行重写.

例如,如果text是vector<string>类型,程序员想要遍历它,输出每个元素,可以这样编写程序:

//us const_iterator because we won't change the elements
for(vector<string>::const_iterator iter=text.begin();iter!=text.end();++iter)
cout<<*iter<<endl; //print each 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.由于这里只需要借助迭代器进行读,不需要写,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.不允许用

const_iterator进行赋值:

for(vector<string>::const_iterator iter=text.begin();iter!=text.end();++iter)
*iter=" ";   //error:*iter is const

使用const_iterator类型时,我们可以得到一个迭代器,它自身的值可以改变,但不能用来改变其所指向的元素的值.可以对迭代器进行自增以及使用解引用操作符来读取值,但不能对该元素值赋值.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 is nonconst
const vector<int>::iterator cit=nums.begin();
*cit=1;   //ok:cit can change its underlying element
++cit;     //error:can't change the value of cit

const_iterator对象可以用于const vector或非const vector,因为不能改写元素值.const迭代器这种类型几乎没有什么用处:一旦它被初始化后,只能用它来改写其指向的元素,但不能使它指向任何其他元素:

const vector<int> nines(10,9); //cannot change elements in nines
//error:cit2 could change the element it refers to and nines is const
const vector<int>::iterator cit2=nines.begin();
//ok:it can't change an element value,so it 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 can change its value

注解:

两种形式:

//an tierator that cannot write elements

vector<int>::const_iterator

//an iterator whose value cannot change

const vector<int>::iterator

注意了,哪种是可以改变数值的,那种是不可以的.

习题3.17