迭代器
迭代器提供對一個容器中的對象的訪問方法,並且定義了容器中對象的範圍。迭代器就如同一個指針。事實上,C++的指針也是一種迭代器。但是,迭代器不僅僅是指針,因此你不能認爲他們一定具有地址值。例如,一個數組索引,也可以認爲是一種迭代器。
迭代器有各種不同的創建方法。程序可能把迭代器作爲一個變量創建。一個STL容器類可能爲了使用一個特定類型的數據而創建一個迭代器。作爲指針,必須能夠使用*操作符類獲取數據。你還可以使用其他數學操作符如++。典型的,++操作符用來遞增迭代器,以訪問容器中的下一個對象。如果迭代器到達了容器中的最後一個元素的後面,則迭代器變成past-the-end值。使用一個past-the-end值得指針來訪問對象是非法的,就好像使用NULL或爲初始化的指針一樣。
提示
STL不保證可以從另一個迭代器來抵達一個迭代器。例如,當對一個集合中的對象排序時,如果你在不同的結構中指定了兩個迭代器,第二個迭代器無法從第一個迭代器抵達,此時程序註定要失敗。這是STL靈活性的一個代價。STL不保證檢測毫無道理的錯誤。
迭代器的類型
對於STL數據結構和算法,你可以使用五種迭代器。下面簡要說明了這五種類型:
· Input iterators 提供對數據的只讀訪問。
· Output iterators 提供對數據的只寫訪問
· Forward iterators 提供讀寫操作,並能向前推進迭代器。
· Bidirectional iterators提供讀寫操作,並能向前和向後操作。
· Random access iterators提供讀寫操作,並能在數據中隨機移動。
儘管各種不同的STL實現細節方面有所不同,還是可以將上面的迭代器想象爲一種類繼承關係。從這個意義上說,下面的迭代器繼承自上面的迭代器。由於這種繼承關係,你可以將一個Forward迭代器作爲一個output或input迭代器使用。同樣,如果一個算法要求是一個bidirectional 迭代器,那麼只能使用該種類型和隨機訪問迭代器。
指針迭代器
正如下面的小程序顯示的,一個指針也是一種迭代器。該程序同樣顯示了STL的一個主要特性——它不只是能夠用於它自己的類類型,而且也能用於任何C或C++類型。Listing 1, iterdemo.cpp, 顯示瞭如何把指針作爲迭代器用於STL的find()算法來搜索普通的數組。
表 1. iterdemo.cpp
#include <iostream.h>
#include <algorithm>
using namespace std;
#define SIZE 100
int iarray[SIZE];
int main()
{
iarray[20] = 50;
int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
if (ip == iarray + SIZE)
cout << "50 not found in array" << endl;
else
cout << *ip << " found in array" << endl;
return 0;
}
在引用了I/O流庫和STL算法頭文件(注意沒有.h後綴),該程序告訴編譯器使用std名字空間。使用std名字空間的這行是可選的,因爲可以刪除該行對於這麼一個小程序來說不會導致名字衝突。
程序中定義了尺寸爲SIZE的全局數組。由於是全局變量,所以運行時數組自動初始化爲零。下面的語句將在索引20位置處地元素設置爲50,並使用find()算法來搜索值50:
iarray[20] = 50;
int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
find()函數接受三個參數。頭兩個定義了搜索的範圍。由於C和C++數組等同於指針,表達式iarray指向數組的第一個元素。而第二個參數iarray + SIZE等同於past-the-end 值,也就是數組中最後一個元素的後面位置。第三個參數是待定位的值,也就是50。find()函數返回和前兩個參數相同類型的迭代器,這兒是一個指向整數的指針ip。
提示
必須記住STL使用模板。因此,STL函數自動根據它們使用的數據類型來構造。
爲了判斷find()是否成功,例子中測試ip和 past-the-end 值是否相等:
if (ip == iarray + SIZE) ...
如果表達式爲真,則表示在搜索的範圍內沒有指定的值。否則就是指向一個合法對象的指針,這時可以用下面的語句顯示::
cout << *ip << " found in array" << endl;
測試函數返回值和NULL是否相等是不正確的。不要象下面這樣使用:
int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
if (ip != NULL) ... // ??? incorrect
當使用STL函數時,只能測試ip是否和past-the-end 值是否相等。儘管在本例中ip是一個C++指針,其用法也必須符合STL迭代器的規則。
容器迭代器
儘管C++指針也是迭代器,但用的更多的是容器迭代器。容器迭代器用法和iterdemo.cpp一樣,但和將迭代器申明爲指針變量不同的是,你可以使用容器類方法來獲取迭代器對象。兩個典型的容器類方法是begin()和end()。它們在大多數容器中表示整個容器範圍。其他一些容器還使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器,以按反向順序指定對象範圍。
下面的程序創建了一個矢量容器(STL的和數組等價的對象),並使用迭代器在其中搜索。該程序和前一章中的程序相同。
Listing 2. vectdemo.cpp
#include <iostream.h>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
vector<int> intVector(100);
void main()
{
intVector[20] = 50;
vector<int>::iterator intIter =
find(intVector.begin(), intVector.end(), 50);
if (intIter != intVector.end())
cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;
else
cout << "Vector does not contain 50" << endl;
}
注意用下面的方法顯示搜索到的數據:
cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;
常量迭代器
和指針一樣,你可以給一個迭代器賦值。例如,首先申明一個迭代器:
vector<int>::iterator first;
該語句創建了一個vector<int>類的迭代器。下面的語句將該迭代器設置到intVector的第一個對象,並將它指向的對象值設置爲123::
first = intVector.begin();
*first = 123;
這種賦值對於大多數容器類都是允許的,除了只讀變量。爲了防止錯誤賦值,可以申明迭代器爲:
const vector<int>::iterator result;
result = find(intVector.begin(), intVector.end(), value);
if (result != intVector.end())
*result = 123; // ???
警告
另一種防止數據被改變得方法是將容器申明爲const類型。