C++迭代器iterator详解

编辑: admin 分类: c#语言 发布时间: 2022-03-15 来源:互联网
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  • 1.迭代器分类
    • 1)正向迭代器
    • 2)常量正向迭代器
    • 3)反向迭代器
    • 4)常量反向迭代器
  • 2.迭代器用法示例
    • 3.迭代器:++it与it++哪个好?
      • (1)前置返回一个引用,后置返回一个对象
      • (2)前置不会产生临时对象,后置必须产生临时对象,临时对象会导致效率降低
    • 4.迭代器的功能分类
      • 5.迭代器的辅助函数
        • 总结

          1.迭代器分类

          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。

          1) 正向迭代器

          定义:容器类名::iterator 迭代器名;

          2) 常量正向迭代器

          定义:容器类名::const_iterator 迭代器名;

          3) 反向迭代器

          定义:容器类名::reverse_iterator 迭代器名;

          4) 常量反向迭代器

          定义:容器类名::const_reverse_iterator 迭代器名;

          2.迭代器用法示例

          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:

          (1)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;

          (2)而对反向迭代器进行++操作时,迭代器会指向容器中的前一个元素。

          下面的程序演示了如何通过迭代器遍历一个 vector 容器中的所有元素。

          #include <iostream>
          #include <vector>
          using namespace std;
          int main()
          {
              vector<int> vec;  //v是存放int类型变量的可变长数组,开始时没有元素
                              //vector 容器有多个构造函数,如果用无参构造函数初始化,则容器一开始是空的。
              for (int n = 0; n<5; ++n)
                  vec.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
              
              //用迭代器遍历容器
              for (i = vec.begin(); i != vec.end(); ++i) {  //用迭代器遍历容器
              //begin()返回指向容器中第一个元素的迭代器。++i 使得 i 指向容器中的下一个元素。end()返回的不是指向最后一个元素的迭代器,而是指向最后一个元素后面的位置的迭代器,因此循环的终止条件是i != v.end()。
                  cout << *i << " ";  //*i 就是迭代器i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
              for (vector<int>::reverse_iterator j = vec.rbegin(); j != vec.rend(); ++j)
              //rbegin()返回指向容器中最后一个元素的迭代器,rend()返回指向容器中第一个元素前面的位置的迭代器,因此本循环实际上是从后往前遍历整个数组。
                  cout << *j << " ";
              return 0;
          }
          

          程序的输出结果是:
          0 1 2 3 4
          8 6 4 2 0

          3.迭代器:++it 与 it++ 哪个好?

          (1)前置返回一个引用,后置返回一个对象

          int& operator++(){
          	*this += 1;
          	return *this;
          } 
          

          (2)前置不会产生临时对象,后置必须产生临时对象,临时对象会导致效率降低

          int operator++(){
          	int temp = *this; //记录修改前的对象
          	++*this;
          	return temp;     //返回修改前的对象
          }
          

          第 10 行和第 16 行,写++i、++j相比于写i++、j++,程序的执行速度更快。回顾++被重载成前置和后置运算符的例子如下:

          CDemo CDemo::operator++ ()

          { //前置++

          ++n;

          return *this;

          }

          CDemo CDemo::operator ++(int k)

          { //后置++

          CDemo tmp(*this); //记录修改前的对象

          n++;

          return tmp; //返回修改前的对象

          }

          后置++要多生成一个局部对象 tmp,因此执行速度比前置的慢。同理,迭代器是一个对象,STL 在重载迭代器的++运算符时,后置形式也比前置形式慢。在次数很多的循环中,++i和i++可能就会造成运行时间上可观的差别了。因此,本教程在前面特别提到,对循环控制变量i,要养成写++i、不写i++的习惯。

          注意,容器适配器 stack、queue 和 priority_queue 没有迭代器。容器适配器有一些成员函数,可以用来对元素进行访问。

          4.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。

          1.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。

          2.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 朝和++p相反的方向移动。

          3.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)。

          表1所示为不同容器的迭代器的功能。

          在这里插入图片描述

          例如,vector 的迭代器是随机迭代器,因此遍历 vector 容器有以下几种做法。下面的程序中,每个循环演示了一种做法。

          【实例】遍历 vector 容器。

          #include <iostream>
          #include <vector>
          using namespace std;
          int main()
          {
              vector<int> v(100); //v被初始化成有100个元素
              for(int i = 0;i < v.size() ; ++i) //size返回元素个数
                  cout << v[i]; //像普通数组一样使用vector容器
              vector<int>::iterator i;
              for(i = v.begin(); i != v.end (); ++i) //用 != 比较两个迭代器
                  cout << * i;
              for(i = v.begin(); i < v.end ();++i) //用 < 比较两个迭代器
                  cout << * i;
              i = v.begin();
              while(i < v.end()) { //间隔一个输出
                  cout << * i;
                  i += 2; // 随机访问迭代器支持 "+= 整数"  的操作
              }
          }
          

          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> v;
          list<int>::const_iterator i;
          

          则以下代码是合法的:

          for(i=v.begin(); i!=v.end(); ++i)
          cout << *i;
          

          以下代码则不合法:

          for(i=v.begin(); i<v.end(); ++i)
          cout << *i;
          

          因为双向迭代器不支持用“<”进行比较。以下代码也不合法:

          for(int i=0; i<v.size(); ++i)
          cout << v[i];
          

          因为 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。

          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。

          5.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。

          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 <list>
          #include <iostream>
          #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()
          {
              int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
              list <int> lst(a, a+5);
              list <int>::iterator p = lst.begin();
              advance(p, 2);  //p向后移动两个元素,指向3
              cout << "1)" << *p << endl;  //输出 1)3
              advance(p, -1);  //p向前移动一个元素,指向2
              cout << "2)" << *p << endl;  //输出 2)2
              list<int>::iterator q = lst.end();
              q--;  //q 指向 5
              cout << "3)" << distance(p, q) << endl;  //输出 3)3
              iter_swap(p, q); //交换 2 和 5
              cout << "4)";
              for (p = lst.begin(); p != lst.end(); ++p)
                  cout << *p << " ";
              return 0;
          }
          

          程序的输出结果是:

          3231 5 3 4 2

          总结

          本篇文章就到这里了,希望能给你带来帮助,也希望您能够多多关注海外IDC网的更多内容!

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