C++ STL中的 iterator 和 const_iterator

Posted 2020-08-06

我们在C++中使用STL的容器时，经常会用到迭代器。使用迭代器可以很方便的进行容器元素遍历和修改等操作。

近日，在使用Visual Studio 2015编程的时候发现，set的迭代器直接就是const_iterator类型，而vector的迭代器则是普通的iterator类型，这是为什么呢？今天就和大家一起来探究一下。

Set/Map类型

1 set<int>::iterator it1;
2 map<int,int>::iterator it2;
3 it1 = set1.begin();
4 *it1 = 1;

在Visual Studio 2010版本以上，声明一个集合或者一个哈希表的迭代器，虽然我们写的是普通的iterator，但是其实它们都是const_iterator，即一个无法对元素进行修改操作的const引用（set取到的iterator则是const的，而map取到的iterator的key则是const的）。因此，如果使用该迭代器对容器中元素进行修改操作则会编译不通过（如第3、4行代码），对于map的迭代器同理。

为什么不允许对元素进行修改？

我认为这其中有两个原因：

① 因为set和map这种类型的容器，需要根据key来保持有序或者是确保元素的唯一性，所以不允许用户直接对元素进行修改。如果允许用户在使用iterator时直接对元素进行修改间接的修改了元素的键值，很有可能导致非唯一性或无序。

② 正是由于这种类型的容器需要保持元素的有序性，底层可能用了某种数据结构来保存（如：堆），如果频繁的修改元素，则内部可能需要多次进行排序，导致效率低下。

怎么对元素进行修改？

既然普通的iterator无法直接对元素进行修改，那么我们应该怎么做呢？下面就给出两种方法。

① 使用容器的erase()和insert()方法。如果想修改某个元素，那么直接删掉它，再将修改过的元素插入到原有的容器中。这种方法的缺点是效率太低。

② 使用const_cast。

我们都知道const_cast可以去掉任何底层const修饰，使得一个const变量成为非const的，这里我们就使用这一点来消除iterator的const。

1 for (set<int>::iterator i = IntSet.begin(); i != IntSet.end(); i++)  
2 {  
3         int &item1 = const_cast<int&>(*i);  
4         //do something here    
5 }

但是，我还是不建议这么做，虽然这样可以使用迭代器进行修改元素的操作，但这与本身设计出来的思想相违背。