C++中的迭代器(STL迭代器)iterator

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1.Cpp中的迭代器

要訪問順序容器和關(guān)聯(lián)容器中的元素鸽嫂，需要通過迭代器(iterator)進(jìn)行。迭代器是一個(gè)變量髓窜，相當(dāng)于容器和操縱容器的算法之間的中介扇苞。迭代器可以指向容器中的某個(gè)元素，通過迭代器就可以讀寫它指向的元素,從這一點(diǎn)上看，迭代器和指針類似杨拐。
迭代器按照定義方式分成以下四種:
- 正向迭代器祈餐，定義方法如下：
```
    容器類名::iterator 迭代器名;
```
- 常量正向迭代器擂啥，定義方法如下：
```
    容器類名::const__iterator 迭代器名;
```
- 反向迭代器哄陶，定義方法如下：
```
    容器類名::reverse_iterator 迭代器名;
```
- 常量反向迭代器，定義方法如下：
```
    容器類名::const_reverse_iterator 迭代器名;
```

2.迭代器用法示例

通過迭代器可以讀取它指向的元素哺壶，*迭代器名就表示迭代器指向的元素,通過非常量迭代器還能修改其指向的元素**屋吨。迭代器都可以進(jìn)行++操作。反向迭代器和正向迭代器的區(qū)別在于：
- 對正向迭代器進(jìn)行++操作時(shí)山宾，迭代器會(huì)指向容器中的后一個(gè)元素至扰；
- 對反向迭代器進(jìn)行++操作時(shí)，迭代器會(huì)指向容器中的前一個(gè)元素资锰。

實(shí)例如下:

    #include "iostream"
    #include "vector"

    using namespace std;



    int main(){
        // 迭代器用法實(shí)例
        vector<int> v;  // v中存放int類型變量的可變長的數(shù)組敢课，開始時(shí)沒有元素
        for(int n=0; n < 5; n++)
            v.push_back(n);  // push_back()成員函數(shù)在vector容器尾部添加一個(gè)元素
        vector<int>::iterator i;  // 定義正向迭代器
        cout << "正向迭代器遍歷容器: ";
        for(i = v.begin(); i!=v.end();++i){  // 用正向迭代器從前往后遍歷容器,使用前置++,不使用后置++,因?yàn)檫@將會(huì)降低運(yùn)算時(shí)間，原因是++運(yùn)算符的重載绷杜！后置++會(huì)多生成一個(gè)局部對象temp!
            cout << *i << " ";   // *n就是迭代器n指向的元素
            *i *= 2;   // 每個(gè)元素變?yōu)樵瓉淼?倍
        }
        cout << endl;
        // 用反向迭代器遍歷容器
        cout << "反向迭代器遍歷容器: ";
        vector<int>::reverse_iterator j;
        for(j=v.rbegin(); j != v.rend();++j)   // 用反向迭代器從后往前遍歷容器
            cout << *j << " ";
        cout << "-------------------------------------\n";

        return 0;
    }

3.迭代器的功能分類

不同容器的迭代器直秆，其功能強(qiáng)弱有所不同。容器的迭代器的功能強(qiáng)弱鞭盟，決定了該容器是否支持STL中的某種算法圾结。例如，排序算法需要通過隨機(jī)訪問迭代器來訪問容器中的元素齿诉，因此有的容器就不支持排序算法筝野。常用的迭代器按功能強(qiáng)弱分為輸入、輸出粤剧、正向歇竟、雙向、隨機(jī)訪問五種抵恋，這里只介紹常用的三種焕议。
- 正向迭代器: 假設(shè)p是一個(gè)正向迭代器，則p支持以下操作：++p馋记，p++号坡，*p。此外梯醒，兩個(gè)正向迭代器可以互相賦值宽堆，還可以用==和!=運(yùn)算符進(jìn)行比較。
- 雙向迭代器: 雙向迭代器具有正向迭代器的全部功能茸习。除此之外畜隶，若p是一個(gè)雙向迭代器，則--p和p--都是有定義的。--p使得p朝著和++p相反的方向移動(dòng)籽慢。
- 隨機(jī)訪問迭代器: 隨機(jī)訪問迭代器具有雙向迭代器的全部功能浸遗。若p是一個(gè)隨機(jī)訪問迭代器，i是一個(gè)整型變量或常量箱亿，則p還支持以下操作：
  - p+=i：使得p往后移動(dòng)i個(gè)元素
  - p-=i：使得p往前移動(dòng)i個(gè)元素
  - p+i：返回p后面第i個(gè)元素的迭代器
  - p-i：返回p前面第i個(gè)元素的迭代器
  - p[i]：返回p后面第i個(gè)元素的引用
- 此外跛锌，兩個(gè)隨機(jī)訪問迭代器p1、p2 還可以用 <届惋、>髓帽、<=、>= 運(yùn)算符進(jìn)行比較脑豹。p1 < p2的含義是：p1經(jīng)過若干次（至少一次）++操作后郑藏，就會(huì)等于p2,其他比較方式的含義與此類似。對于兩個(gè)隨機(jī)訪問迭代器p1瘩欺、p2必盖，表達(dá)式p2-p1也是有定義的，其返回值是p2所指向元素和p1所指向元素的序號之差（也可以說是p2和p1之間的元素個(gè)數(shù)減一）俱饿。
  
  不同容器的迭代器的功能.png

實(shí)例如下:

    // 迭代器的功能分類
    vector<int> v1(10);   // v1初始化成有10個(gè)元素
    for(int i = 0; i < v.size(); ++i)  // size()返回元素的個(gè)數(shù)
        cout << "v1[" << i << "] = " << v1[i] << " ";
    cout << endl;
    vector<int>::iterator i1;
    for(i1 = v1.begin(); i1 != v1.end(); ++i1)  // 用 != 比較兩個(gè)迭代器
        cout << *i1;
    cout << endl;
    for(i1 = v1.begin(); i1 < v1.end(); ++i1)  // 用 < 比較兩個(gè)迭代器
        cout << *i1;
    cout << endl;
    i1 = v.begin();
    while(i1 < v.end()){  // 間隔一個(gè)輸出
        cout << *i1;
        i1 += 2;   // 隨機(jī)訪問迭代器支持 "+= 整數(shù)"  的操作
    }
    cout << endl;

list容器的迭代器是雙向迭代器歌粥。假設(shè)v和i的定義如下：
```
    list<int> l;
    list<int>::const_iterator i
```

則以下代碼是合法的：

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

因?yàn)殡p向迭代器不支持用“<”進(jìn)行比較,list不支持隨機(jī)訪問迭代器的容器，也不支持用下標(biāo)隨機(jī)訪問其元素稍途。以下代碼則不合法：
```
    for(i = l.begin(); i < l.size(); ++i)
        cout << l[i];
    for(i = l.begin(); i < l.end(); ++i)
        cout << *l << endl;
```
在C++中阁吝，數(shù)組也是容器。數(shù)組的迭代器就是指針械拍，而且是隨機(jī)訪問迭代器突勇。例如，對于數(shù)組int a[10]坷虑，int * 類型的指針就是其迭代器甲馋。則a、a+1迄损、a+2都是a的迭代器定躏。

4.迭代器的輔助函數(shù)

STL中有用于操作迭代器的三個(gè)函數(shù)模板，它們是：
- advance(p, n)：使迭代器p向前或向后移動(dòng)n個(gè)元素
- distance(p, q)：計(jì)算兩個(gè)迭代器之間的距離芹敌，即迭代器p經(jīng)過多少次++操作后和迭代器q相等痊远。如果調(diào)用時(shí)p已經(jīng)指向q的后面，則這個(gè)函數(shù)會(huì)陷入死循環(huán)氏捞。
- iter_swap(p, q)：用于交換兩個(gè)迭代器p碧聪、q指向的值

要使用上述模板，需要包含頭文件algorithm液茎。下面的程序演示了這三個(gè)函數(shù)模板的用法:

    #include "iostream"
    #include "vector"
    #include "list"
    #include "algorithm"  // 要使用操作迭代器的函數(shù)模板逞姿，需要包含此文件!!

    using namespace std;
    int main(){
        // 迭代器的輔助函數(shù)
        int a[5] = {6, 66, 666, 6666, 0};
        list<int> lst(a, a+5);
        list<int>::iterator p = lst.begin();  // 迭代器p辞嗡，類似于一個(gè)指針
        advance(p, 2);    // p向后移動(dòng)兩個(gè)元素，指向666
        cout << *p << endl;  // 輸出666
        advance(p, -1);  // p向前移動(dòng)一個(gè)元素滞造，指向66
        cout << *p << endl;  // 輸出66
        list<int>::iterator q = lst.end();
        q--;  // q指向5
        cout << distance(p, q) << endl;  // 輸出3
        iter_swap(p, q);  // 序號從1開始续室，交換2號和5號元素
        for(p = lst.begin(); p != lst.end(); ++p)
            cout << *p << " ";
        return 0;
    }