C++中的迭代器(STL迭代器)iterator
原创
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1.Cpp中的迭代器
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要访问顺序容器和关联容器中的元素,需要通过迭代器(iterator)进行。迭代器是一个变量,相当于容器和操纵容器的算法之间的中介。迭代器可以指向容器中的某个元素,通过迭代器就可以读写它指向的元素,从这一点上看,迭代器和指针类似。
- 迭代器按照定义方式分成以下四种:
- 正向迭代器,定义方法如下:
容器类名::iterator 迭代器名;
- 常量正向迭代器,定义方法如下:
容器类名::const__iterator 迭代器名;
- 反向迭代器,定义方法如下:
容器类名::reverse_iterator 迭代器名;
- 常量反向迭代器,定义方法如下:
容器类名::const_reverse_iterator 迭代器名;
2.迭代器用法示例
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通过迭代器可以读取它指向的元素,迭代器名就表示迭代器指向的元素,通过非常量迭代器还能修改其指向的元素。迭代器都可以进行++操作。反向迭代器和正向迭代器的区别在于:
- 对正向迭代器进行++操作时,迭代器会指向容器中的后一个元素;
- 对反向迭代器进行++操作时,迭代器会指向容器中的前一个元素。
- 实例如下:
#include "iostream"
#include "vector"
using namespace std;
int main(){
// 迭代器用法实例
vector<int> v; // v中存放int类型变量的可变长的数组,开始时没有元素
for(int n=0; n < 5; n++)
v.push_back(n); // push_back()成员函数在vector容器尾部添加一个元素
vector<int>::iterator i; // 定义正向迭代器
cout << "正向迭代器遍历容器: ";
for(i = v.begin(); i!=v.end();++i){ // 用正向迭代器从前往后遍历容器,使用前置++,不使用后置++,因为这将会降低运算时间,原因是++运算符的重载!后置++会多生成一个局部对象temp!
cout << *i << " "; // *n就是迭代器n指向的元素
*i *= 2; // 每个元素变为原来的2倍
}
cout << endl;
// 用反向迭代器遍历容器
cout << "反向迭代器遍历容器: ";
vector<int>::reverse_iterator j;
for(j=v.rbegin(); j != v.rend();++j) // 用反向迭代器从后往前遍历容器
cout << *j << " ";
cout << "-------------------------------------\n";
return 0;
}
3.迭代器的功能分类
- 不同容器的迭代器,其功能强弱有所不同。容器的迭代器的功能强弱,决定了该容器是否支持STL中的某种算法。例如,排序算法需要通过随机访问迭代器来访问容器中的元素,因此有的容器就不支持排序算法。常用的迭代器按功能强弱分为输入、输出、正向、双向、随机访问五种,这里只介绍常用的三种。
- 正向迭代器: 假设p是一个正向迭代器,则p支持以下操作:++p,p++,*p。此外,两个正向迭代器可以互相赋值,还可以用==和!=运算符进行比较。
- 双向迭代器: 双向迭代器具有正向迭代器的全部功能。除此之外,若p是一个双向迭代器,则–p和p–都是有定义的。–p使得p朝着和++p相反的方向移动。
- 随机访问迭代器: 随机访问迭代器具有双向迭代器的全部功能。若p是一个随机访问迭代器,i是一个整型变量或常量,则p还支持以下操作:
- p+=i:使得p往后移动i个元素
- p-=i:使得p往前移动i个元素
- p+i:返回p后面第i个元素的迭代器
- p-i:返回p前面第i个元素的迭代器
- p[i]:返回p后面第i个元素的引用
- 此外,两个随机访问迭代器p1、p2 还可以用 <、>、<=、>= 运算符进行比较。p1 < p2的含义是:p1经过若干次(至少一次)++操作后,就会等于p2,其他比较方式的含义与此类似。对于两个随机访问迭代器p1、p2,表达式p2-p1也是有定义的,其返回值是p2所指向元素和p1所指向元素的序号之差(也可以说是p2和p1之间的元素个数减一)。
- 实例如下:
// 迭代器的功能分类
vector<int> v1(10); // v1初始化成有10个元素
for(int i = 0; i < v.size(); ++i) // size()返回元素的个数
cout << "v1[" << i << "] = " << v1[i] << " ";
cout << endl;
vector<int>::iterator i1;
for(i1 = v1.begin(); i1 != v1.end(); ++i1) // 用 != 比较两个迭代器
cout << *i1;
cout << endl;
for(i1 = v1.begin(); i1 < v1.end(); ++i1) // 用 < 比较两个迭代器
cout << *i1;
cout << endl;
i1 = v.begin();
while(i1 < v.end()){ // 间隔一个输出
cout << *i1;
i1 += 2; // 随机访问迭代器支持 "+= 整数" 的操作
}
cout << endl;
- list容器的迭代器是双向迭代器。假设v和i的定义如下:
list<int> l;
list<int>::const_iterator i
- 则以下代码是合法的:
for(i = l.begin(); i != l.end(); ++i)
cout << *l << " ";
- 因为双向迭代器不支持用“<”进行比较,list不支持随机访问迭代器的容器,也不支持用下标随机访问其元素。以下代码则不合法:
for(i = l.begin(); i < l.size(); ++i)
cout << l[i];
for(i = l.begin(); i < l.end(); ++i)
cout << *l << endl;
- 在C++中,数组也是容器。数组的迭代器就是指针,而且是随机访问迭代器。例如,对于数组int a[10],int * 类型的指针就是其迭代器。则a、a+1、a+2都是a的迭代器。
4.迭代器的辅助函数
- STL中有用于操作迭代器的三个函数模板,它们是:
- advance(p, n):使迭代器p向前或向后移动n个元素
- distance(p, q):计算两个迭代器之间的距离,即迭代器p经过多少次++操作后和迭代器q相等。如果调用时p已经指向q的后面,则这个函数会陷入死循环。
- iter_swap(p, q):用于交换两个迭代器p、q指向的值
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要使用上述模板,需要包含头文件algorithm。下面的程序演示了这三个函数模板的用法:
#include "iostream"
#include "vector"
#include "list"
#include "algorithm" // 要使用操作迭代器的函数模板,需要包含此文件!!
using namespace std;
int main(){
// 迭代器的辅助函数
int a[5] = {6, 66, 666, 6666, 0};
list<int> lst(a, a+5);
list<int>::iterator p = lst.begin(); // 迭代器p,类似于一个指针
advance(p, 2); // p向后移动两个元素,指向666
cout << *p << endl; // 输出666
advance(p, -1); // p向前移动一个元素,指向66
cout << *p << endl; // 输出66
list<int>::iterator q = lst.end();
q--; // q指向5
cout << distance(p, q) << endl; // 输出3
iter_swap(p, q); // 序号从1开始,交换2号和5号元素
for(p = lst.begin(); p != lst.end(); ++p)
cout << *p << " ";
return 0;
}