STL之迭代器（iterator）

Posted 2020-08-17

　　STL的中心思想在于：将数据容器和算法分开，彼此独立设计，最后再用一帖粘着剂将它们撮合在一起。没错，这个粘着剂正是迭代器（iterator）。迭代器的主要目的是通过遍历来对容器中元素进行相关操作。算法主要通过迭代器来访问容器，也就是说迭代器是容器和算法之间的桥梁。来段代码如例：

template <class T,  class Allocator = allocator<int> >
Class vector {….};


template <class InputIterator, class T>
InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last, const T& value)
{ 
　　While (first != last && *first != value)
     　　 ++first;
   return first;
}

 

　　那么可能我们会想假如算法中我们需要用到容器中对象的类型时，我们该如何获得？利用函数模板的参数推导机制吧。那万一对象类型必须用于函数的传回值时，该怎么办？毕竟模板参数推导机制推出的只是参数，而无法推导函数的返回值类型。好吧，Traits编程技巧该上场了。

traits嘛（萃取），就是说如果你有定义一些类型，便把它萃取出来，比如：

template <class T>
struct iterator_traits {
         typedef  typename T:: value_type  value_type;  
                      // typename加在T::value_type前告诉编译器这是一个类型
};

template <class I>
typename iterator_traits<I>::value_type   func(I iter)
{
         Return *iter;
}                        

这样便可以将它的类型（返回值类型）萃取出来。

 

　　最常用到的迭代器相应类型有5种，分别为value type(迭代器所指对象的类型),  　　difference type（两个迭代器之间的距离）, 　　pointer,　　 reference,　　 iterator catagoly（迭代器的种类）。如果你希望你开发的容器可以与STL相融合，那么一定要为你的容器的迭代器定义这5种类型，相应代码如下：

template <class I>
struct iterator_traits {
    typedef    typename I::iterator_category       iterator_category;
    typedef    typename I::value_type              value_type;
    typedef    typename I::difference_type         difference_type;
    typedef    typename I::pointer                 pointer;
    typedef    typename I::reference               reference;
};

　　当然如果类型并非对象，而是原型指针，那么就更好办了，我们设计了2种traits偏特化版本，如下：

template <class T>
struct iterator_traits<T*> {
         typedef  T  value_type;
};

template <class T>
struct iterator_traits<const T*> {
         typedef  T  value_type;
};

　　现在，我们来谈谈iterator_category：

迭代器被分为5类，分别为：

         Input Iterator:　　　　     这种迭代器所指的对象，不允许被外界改变，只读。

         Output Iterator: 　　       只写。

         Forword Iterator: 　　      单向迭代器。

         Bidirectional Iterator:       双向迭代器。

         Random Access Iterator:  可跳转迭代器。（如p+n, p - n）

不同的迭代器类型对算法的效率影响非常大，主要影响于时间复杂度。这里就不讲了，之后单独讲讲。还有对于迭代器适配器也打算放在适配器里讲，这里只是为了大概了解了解迭代器的工作。当然迭代器使用起来是非常方便的，来个例子：

         vector<int> vec;
         vector<int> :: iterator iter;

         for(iter = vec.begin(); iter != vec.end(); iter++) {
            // …
         }    

　　C++11的auto用起来也非常方便的。

　      vector<int> vec;

        for(auto iter = vec.begin(); iter != vec.end(); iter++) {
             // …
        }