【C++ Primer每日刷】之一迭代器

时间：2014-08-21 11:35:24 阅读：288 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

迭代器的介绍

概述

迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型。

迭代器（iterator）是一种对象，它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或全部元素，每个迭代器对象代表容器中的确定的地址。迭代器修改了常规指针的接口，所谓迭代器是一种概念上的抽象：那些行为上像迭代器的东西都可以叫做迭代器。然而迭代器有很多不同的能力，它可以把抽象容器和通用算法有机的统一起来。

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。

使用迭代器可以访问某个元素，迭代器也能从一个元素移动到另一个元素。

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j句语句定义了一个名为 iter 的变量，它的数据类型是 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。

术语辨析：迭代器和迭代器类型

我们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。各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。

begin 和 end 操作

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”。“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。

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。

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，并允许我们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（dereference operator）（*）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。

迭代器是使用自增操作符向前移动迭代器指向容器中下一个元素的。

从逻辑上说，迭代器的自增操作和 int 型对象的自增操作类似。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。

PS: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。

迭代器的其他操作

另一对可执行于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。

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：

// reset 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 resetall the elements in ivecto 0

for (vector<int>::iterator iter =ivec.begin();iter != ivec.end(); ++iter)

*iter = 0; // set element to which iterrefers to 0

看到没有，这样写方便多了。

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。

需要注意，如果 vector 为空，上述程序是安全的。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。

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（2.5 节）。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（2.4 节），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：

// use const_iterator because we won‘tchange the elements

for (vector<string>::const_iteratoriter = text.begin();iter != text.end(); ++iter)

cout << *iter << endl; // printeach 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_iteratoriter = text.begin();iter != text.end(); ++ iter)

*iter = " "; // 错误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，但不能对该元素赋值。（const_iterator，常数的迭代器，下划线”_”表示的）

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 isnonconst

const vector<int>::iterator cit =nums.begin();

*cit = 1; // ok: cit can change itsunderlying element

++cit; // error: can‘t change the value ofcit

即：

const_iterator，常数的迭代器，下划线”_”表示的，指向的元素的值不能改变

const iterator，常数迭代器，指向的元素对象不能改变、

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); //定义10个不能改变的“9”cannotchange elements in nines

// error: cit2 could change the element itrefers to and nines is const

const vector<int>::iterator cit2 =nines.begin( );//const iterator，声明一个 const 迭代器时，必须初始化迭代器,常数迭代器，指向的元素对象不能改变、

// ok: it can‘t change an element value, soit 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 canchange its value

也就是：

// an iterator that cannot write elements

vector<int>::const_iterator

// an iterator whose value cannot change

const vector<int>::iterator