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iterator
iterator.h
stl_iterator.h
stl_iterator_base.h
在STL中，迭代器分为输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器。这里先讲输入迭代器这个大类。
input_iteratoriterator_category类型为input_iterator_tag)。在每种迭代器类型中，必须定义iterator_category表示迭代器种类，value_type表示迭代器指向的实例类型，difference_type表示迭代器距离的类型，pointer表示迭代器指向的实例的指针类型，reference表示实例应用类型。template <class _Tp, class _Distance> struct input_iterator {
typedef input_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef _Distance difference_type;
typedef _Tp* pointer;
typedef _Tp& reference;
};
ouput_iteratoriterator_category类型为output_iterator_tag)struct output_iterator {
typedef output_iterator_tag iterator_category;
typedef void value_type;
typedef void difference_type;
typedef void pointer;
typedef void reference;
};
forward_iteratoriterator_category类型为forward_iterator_tag，而后者正是input_iterator_tag的派生类)template <class _Tp, class _Distance> struct forward_iterator {
typedef forward_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef _Distance difference_type;
typedef _Tp* pointer;
typedef _Tp& reference;
};
struct forward_iterator_tag : public input_iterator_tag {};
bidirectional_iteratoriterator_category类型为bidirectional_iterator_tag，而后者正是forward_iterator_tag的派生类。template <class _Tp, class _Distance> struct bidirectional_iterator {
typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef _Distance difference_type;
typedef _Tp* pointer;
typedef _Tp& reference;
};
struct bidirectional_iterator_tag : public forward_iterator_tag {};
random_access_iteratorn。注意iterator_category类型为random_access_iterator_tag，而后者正是bidirectional_iterator_tag的派生类。template <class _Tp, class _Distance> struct random_access_iterator {
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef _Distance difference_type;
typedef _Tp* pointer;
typedef _Tp& reference;
};
作用：将不同种类迭代器中定义的iterator_category, value_type, difference_type, pointer, reference类型转化为萃取器自身的类型。当上层调用萃取器iterator_traits时，迭代器类型(作为iterator_traits的模板参数)对上层是透明的。
实现如下，由于2.1中所有迭代器中，都定义了iterator_category等类型，iterator_traits便可将迭代器中的类型导出作为自身类型。
template <class _Iterator>
struct iterator_traits {
typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;
typedef typename _Iterator::value_type value_type;
typedef typename _Iterator::difference_type difference_type;
typedef typename _Iterator::pointer pointer;
typedef typename _Iterator::reference reference;
};
某些特殊情况下，原始指针_Tp*也可作为iterator使用(例如数组中的原始指针)。因为_Tp*内部并未定义以上类型，因此iterator_traits需要对_Tp*和const _Tp*进行特化。
template <class _Tp>
struct iterator_traits<_Tp*> {
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef _Tp* pointer;
typedef _Tp& reference;
};
template <class _Tp>
struct iterator_traits<const _Tp*> {
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp value_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef const _Tp* pointer;
typedef const _Tp& reference;
};
有了iterator_traits，迭代器操作便可根据不同的类型进行不同的实现。
实现如下，模板入参为迭代器，iterator_category函数所返回的是迭代器中iterator_category类型的实例。
template <class _Iter>
inline typename iterator_traits<_Iter>::iterator_category
iterator_category(const _Iter& __i) { return __iterator_category(__i); }
template <class _Iter>
inline typename iterator_traits<_Iter>::iterator_category
__iterator_category(const _Iter&)
{
typedef typename iterator_traits<_Iter>::iterator_category _Category;
return _Category();
}
实现如下，首先通过iterator_category函数获取迭代器种类，再将其值作为参数传给__distance函数。
template <class _InputIterator, class _Distance>
inline void distance(_InputIterator __first,
_InputIterator __last, _Distance& __n)
{
__STL_REQUIRES(_InputIterator, _InputIterator);
__distance(__first, __last, __n, iterator_category(__first));
}
返回结果关键在于__distance函数。对于不同的迭代器类型，重载了不同的__distance实现，这些实现使用了迭代器中的iterator_category类型进行区分。
例如：对于随机访问迭代器类型，计算distance只需将两个迭代器相减即可。
template <class _RandomAccessIterator, class _Distance>
inline void __distance(_RandomAccessIterator __first,
_RandomAccessIterator __last,
_Distance& __n, random_access_iterator_tag)
{
__STL_REQUIRES(_RandomAccessIterator, _RandomAccessIterator);
__n += __last - __first;
}
对于其他迭代器(都属于input_iterator类型)，实现上则需要从__first步步递进并计数，直到到达__last为止，最后返回计数值
template <class _InputIterator, class _Distance>
inline void __distance(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
_Distance& __n, input_iterator_tag)
{
while (__first != __last) { ++__first; ++__n; }
}
对于advance函数, 不同类型迭代器其实现也不尽相同。
input_iterator: 输入迭代器只能支持前向自增1。n必须大于等于零，此时迭代器执行n次自增1。template <class _InputIterator, class _Distance>
inline void advance(_InputIterator& __i, _Distance __n) {
__STL_REQUIRES(_InputIterator, _InputIterator);
__advance(__i, __n, iterator_category(__i));
}
template <class _RandomAccessIterator, class _Distance>
inline void __advance(_RandomAccessIterator& __i, _Distance __n,
random_access_iterator_tag) {
__STL_REQUIRES(_RandomAccessIterator, _RandomAccessIterator);
__i += __n;
}
template <class _BidirectionalIterator, class _Distance>
inline void __advance(_BidirectionalIterator& __i, _Distance __n,
bidirectional_iterator_tag) {
__STL_REQUIRES(_BidirectionalIterator, _BidirectionalIterator);
if (__n >= 0)
while (__n--) ++__i;
else
while (__n++) --__i;
}
template <class _InputIter, class _Distance>
inline void __advance(_InputIter& __i, _Distance __n, input_iterator_tag) {
while (__n--) ++__i;
}
反向迭代器一般用于逆向遍历容器。其自增和自减的方向与其封装的迭代器正好是反过来的。
iterator_type base() const { return current; }
reference operator*() const {
_Iterator __tmp = current;
return *--__tmp;
}
_Self& operator++() {
--current;
return *this;
}
_Self operator++(int) {
_Self __tmp = *this;
--current;
return __tmp;
}
_Self& operator--() {
++current;
return *this;
}
_Self operator--(int) {
_Self __tmp = *this;
++current;
return __tmp;
}
构造时，输入类型为_Iterator的迭代器对象__x, reverse_iterator<_Iterator>即为_Iterator的逆操作。API如下：
base: 返回被封装的__x迭代器operator*: 返回*(__x-1) (容器的end iterator为虚边界，当基于end iterator生成反向迭代器时，执行operator*应当返回容器的最后一个元素)operator++: __x自减1operator--: __x自增1back_inserter_iterator, front_insert_iterator, insert_iterator中都定义了iterator_category类型为output_iterator_tag。因此它们都是输出迭代器。
举back_insert_iterator为例，其中模板参数_Container为STL容器类型，iterator_category为output_iterator_tag类型。
template <class _Container>
class back_insert_iterator {
protected:
_Container* container;
public:
typedef _Container container_type;
typedef output_iterator_tag iterator_category;
...
};
用于向容器尾部插入元素
back_insert_iterator<_Container>&
operator=(const typename _Container::value_type& __value) {
container->push_back(__value);
return *this;
}
back_inserter_iterator执行operator=操作时，总是对容器push_back(容器必须实现push_back接口)
用于向容器头部插入元素
explicit front_insert_iterator(_Container& __x) : container(&__x) {}
front_insert_iterator<_Container>&
operator=(const typename _Container::value_type& __value) {
container->push_front(__value);
return *this;
front_inserter_iterator执行operator=操作时，总是对容器push_front(容器必须实现push_front接口)
用于向容器指定位置插入元素
insert_iterator(_Container& __x, typename _Container::iterator __i)
: container(&__x), iter(__i) {}
insert_iterator<_Container>&
operator=(const typename _Container::value_type& __value) {
iter = container->insert(iter, __value);
++iter;
return *this;
}
insert_iterator构造时传入容器和迭代器iter，执行operator=操作时，总是对容器执行insert, 插入位置由迭代器iter决定(容器必须实现insert接口)
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