const 迭代器和 const_iterator (vector/set)

Posted 2020-10-17 ygeloutingyu

vector:

如同一般复合类型一样，vector 迭代器也可以声明成：

const vector<int>::iterator it1 = v.begin();
vector<int>::iterator const it2 = v.begin();

但在一般复合类型中 it1 通常是底层 const，ti2是 顶层 const。但在上面两条声明语句中 it1, it2 都是顶层 const，即 it1, it2 本身的值不能改变(不能指向其它对象)，而其所指对象的值是可以改变的。既然不能通过声明迭代器 it1 的形式得到底层 const，那么就需要有其它方法来达成咯。这就是 const_iterator。

vector<int>::const_iterator it3 = v.begin();

it3 会是一个底层 const，即其所指对象可以改变，但不能改变其所指对象的值。

 1     std::vector<int> v(10, 1);
 2     const vector<int>::iterator it1 = v.begin();
 3     // it1++;//改变it1的值是非法的
 4     *it1 += 1;
 5     cout << *it1 << endl;//输出2
 6 
 7     vector<int>::iterator const it2 = v.begin();
 8     // it2 = v.end();//改变it2的值是非法的
 9     cout << *it2 << endl;//输出2
10     *it2 += 1;
11     cout << *it2 << endl;//输出3
12 
13     vector<int>::const_iterator it3 = v.begin();
14     // *it3 += 1;//改变it3所指对象的值是非法的
15     it3++;//让it3指向v中第一个元素的下一个元素
16     cout << *it3 << endl;//输出1
17 
18     const vector<int>::const_iterator it4 = v.begin();
19     // it4++;//改变it4的值是非法的
20     // *it4 += 1;//改变it4所指对象的值是非法的
21 
22     vector<int>::const_iterator const it5 = v.begin();
23     // it5++;//改变it5的值是非法的
24     // *it5 += 1;//改变it5所指对象的值是非法的

 

set:

1     set<int> s;
2     s.insert(1);
3     s.insert(2);
4     set<int>::iterator it = s.begin();
5     cout << *it << endl;//输出1
6     // *it += 1;//set里面的元素本身是常量,不可改变

在上面的代码中，若加上 it += 1，则会报错：

可以发现 set 的元素是带有 const 限定符的。

因此要修改 set 里面某个元素的值的话一般需要先删除需要修改的那个元素，再插入目标值，需要 log(n) 的时间。

当然也可以通过 const_cast 来解除 set 迭代器的底层 const：

 1     set<int> s;
 2     s.insert(1);
 3     s.insert(10);
 4     s.insert(100);
 5 
 6     const set<int>::iterator it = s.begin();
 7     int &cnt = const_cast<int&>(*it);//cnt为it所指对象的引用, 但cnt不具有底层const
 8     cnt += 100;
 9     cout << *it << endl;//输出101
10     cout << cnt << endl;//输出101
11     for(auto i : s){
12         cout << i << " ";//输出 101 10 100 (set类型对象s的有序性被破坏了)
13     }
14     cout << endl;
15     
16     s.insert(1);
17     cout << *s.begin() << endl;
18     for(auto i : s){
19         cout << i << " ";//输出 1 101 10 100
20     }
21     cout << endl;

上例中虽然用 const_cast 去掉了迭代器 it 的底层 const，但是却破坏了 s 的有序性，显然不是一个好的办法。因此用 const_cast 改变对象的底层 const 时一定要慎之又慎。

 

和 vector 迭代器类似的是，const 作用于 set 迭代器也是顶层 const，而 set 又自带底层 const，所以用 const 限定的 set 迭代器既不能改变所指对象，也不能改变所指对象的值。而 const_iterator 的作用则和 set 迭代器自带的底层 const 重复了。

 1     set<int> s;
 2     s.insert(1);
 3     s.insert(10);
 4     s.insert(100);
 5 
 6     const set<int>::iterator it1 = s.begin();
 7     cout << *it1 << endl;//输出1
 8     // it1++;//非法操作
 9     // *it1 += 1;//非法操作
10 
11     set<int>::iterator const it2 = s.begin();
12     cout << *it2 << endl;//输出1
13     // it2++;//非法操作
14     // *it2 += 1;//非法操作
15 
16     set<int>::const_iterator it3 = s.begin();
17     // *it3 += 1;//非法操作
18     it3++;
19     cout << *it3 << endl;//输出10

 

map:

和 set 类似，map 的迭代器也带有底层 const，不同的是 map 迭代器中只有 key 是 const 的。

1     map<int, int> mp;
2     mp[1] = 2;
3     map<int, int>::iterator it = mp.begin();
4     cout << (*it).first << " " << (*it).second << endl;//输出1 2
5     (*it).second += 1;
6     // (*it).first += 1;//有const修饰符，不能改变
7     cout << (*it).first << " " << (*it).second << endl;//输出1 3

如果加上 (*it).first += 1; 则会报错：

 

 

const 作用于 map 也是顶层 const，而 const_iterator 作用于 map 是底层 const。map 迭代器指向的一个 pair 类型的对象。map 迭代器只有 key(pair 的第一个元素)是 const 的。使用 const_iterator 后则整个 pair 都是 const 的。

 1     map<int, int> mp;
 2     mp[1] = 2;
 3     mp[2] = 3;
 4 
 5     const map<int, int>::iterator it1 = mp.begin();
 6     // it1 = mp.end();//非法操作
 7     // it1->first += 1;//非法操作
 8     it1->second += 1;
 9     cout << it1->first << " " << it1->second << endl;//输出1 3
10 
11     map<int, int>::iterator const it2 = mp.begin();
12     // it2 = mp.end();//非法操作
13     // it2->first += 1;//非法操作
14     it2->second += 1;
15     cout << it2->first << " " << it2->second << endl;//输出1 4
16 
17     map<int, int>::const_iterator it3 = mp.begin();
18     it3 = --mp.end();//end是尾后迭代器
19     // it3->first += 1;//非法操作
20     // it3->second += 1;//非法操作，使用const_iterator修饰后it3具有底层const
21 
22      const map<int, int>::const_iterator it4 = mp.begin();
23      // it4 = --mp.end();//非法操作
24      // it4->first += 1;//非法操作
25      // it4->second += 1;//非法操作
26 
27      map<int, int>::const_iterator const it5 = mp.begin();
28      // it5 = --mp.end();//非法操作
29      // it5->first += 1;//非法操作
30      // it5->second += 1;//非法操作

如果试图给 const_iterator 迭代器改变所指对象的值，则会报错：

提示 std::pair<const int, int>::second 是只读的。