C++迭代器iterator詳解
1.迭代器分類
要訪問順序容器和關(guān)聯(lián)容器中的元素,需要通過“迭代器(iterator)”進行。迭代器是一個變量,相當于容器和操縱容器的算法之間的中介。迭代器可以指向容器中的某個元素,通過迭代器就可以讀寫它指向的元素。從這一點上看,迭代器和指針類似。
迭代器按照定義方式分成以下四種。
1) 正向迭代器
定義:容器類名::iterator 迭代器名;
2) 常量正向迭代器
定義:容器類名::const_iterator 迭代器名;
3) 反向迭代器
定義:容器類名::reverse_iterator 迭代器名;
4) 常量反向迭代器
定義: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,*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。
迭代器都可以進行++操作。反向迭代器和正向迭代器的區(qū)別在于:
(1)對正向迭代器進行++操作時,迭代器會指向容器中的后一個元素;
(2)而對反向迭代器進行++操作時,迭代器會指向容器中的前一個元素。
下面的程序演示了如何通過迭代器遍歷一個 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類型變量的可變長數(shù)組,開始時沒有元素 //vector 容器有多個構(gòu)造函數(shù),如果用無參構(gòu)造函數(shù)初始化,則容器一開始是空的。 for (int n = 0; n<5; ++n) vec.push_back(n); //push_back成員函數(shù)在vector容器尾部添加一個元素 vector<int>::iterator i; //定義正向迭代器 //用迭代器遍歷容器 for (i = vec.begin(); i != vec.end(); ++i) { //用迭代器遍歷容器 //begin()返回指向容器中第一個元素的迭代器。++i 使得 i 指向容器中的下一個元素。end()返回的不是指向最后一個元素的迭代器,而是指向最后一個元素后面的位置的迭代器,因此循環(huán)的終止條件是i != v.end()。 cout << *i << " "; //*i 就是迭代器i指向的元素 *i *= 2; //每個元素變?yōu)樵瓉淼?倍 } cout << endl; //用反向迭代器遍歷容器 for (vector<int>::reverse_iterator j = vec.rbegin(); j != vec.rend(); ++j) //rbegin()返回指向容器中最后一個元素的迭代器,rend()返回指向容器中第一個元素前面的位置的迭代器,因此本循環(huán)實際上是從后往前遍歷整個數(shù)組。 cout << *j << " "; return 0; }
程序的輸出結(jié)果是:
0 1 2 3 4
8 6 4 2 0
3.迭代器:++it 與 it++ 哪個好?
(1)前置返回一個引用,后置返回一個對象
int& operator++(){ *this += 1; return *this; }
(2)前置不會產(chǎn)生臨時對象,后置必須產(chǎn)生臨時對象,臨時對象會導致效率降低
int operator++(){ int temp = *this; //記錄修改前的對象 ++*this; return temp; //返回修改前的對象 }
第 10 行和第 16 行,寫++i、++j相比于寫i++、j++,程序的執(zhí)行速度更快?;仡?+被重載成前置和后置運算符的例子如下:
CDemo CDemo::operator++ ()
{ //前置++
++n;
return *this;
}
CDemo CDemo::operator ++(int k)
{ //后置++
CDemo tmp(*this); //記錄修改前的對象
n++;
return tmp; //返回修改前的對象
}
后置++要多生成一個局部對象 tmp,因此執(zhí)行速度比前置的慢。同理,迭代器是一個對象,STL 在重載迭代器的++運算符時,后置形式也比前置形式慢。在次數(shù)很多的循環(huán)中,++i和i++可能就會造成運行時間上可觀的差別了。因此,本教程在前面特別提到,對循環(huán)控制變量i,要養(yǎng)成寫++i、不寫i++的習慣。
注意,容器適配器 stack、queue 和 priority_queue 沒有迭代器。容器適配器有一些成員函數(shù),可以用來對元素進行訪問。
4.迭代器的功能分類
不同容器的迭代器,其功能強弱有所不同。容器的迭代器的功能強弱,決定了該容器是否支持 STL 中的某種算法。例如,排序算法需要通過隨機訪問迭代器來訪問容器中的元素,因此有的容器就不支持排序算法。
常用的迭代器按功能強弱分為輸入、輸出、正向、雙向、隨機訪問五種,這里只介紹常用的三種。
1.正向迭代器。假設(shè) p 是一個正向迭代器,則 p 支持以下操作:++p,p++,*p。此外,兩個正向迭代器可以互相賦值,還可以用==和!=運算符進行比較。
2.雙向迭代器。雙向迭代器具有正向迭代器的全部功能。除此之外,若 p 是一個雙向迭代器,則–p和p–都是有定義的。–p使得 p 朝和++p相反的方向移動。
3.隨機訪問迭代器。隨機訪問迭代器具有雙向迭代器的全部功能。若 p 是一個隨機訪問迭代器,i 是一個整型變量或常量,則 p 還支持以下操作:
p+=i:使得 p 往后移動 i 個元素。
p-=i:使得 p 往前移動 i 個元素。
p+i:返回 p 后面第 i 個元素的迭代器。
p-i:返回 p 前面第 i 個元素的迭代器。
p[i]:返回 p 后面第 i 個元素的引用。
此外,兩個隨機訪問迭代器 p1、p2 還可以用 <、>、<=、>= 運算符進行比較。p1<p2的含義是:p1 經(jīng)過若干次(至少一次)++操作后,就會等于 p2。其他比較方式的含義與此類似。
對于兩個隨機訪問迭代器 p1、p2,表達式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 之間的元素個數(shù)減一)。
表1所示為不同容器的迭代器的功能。
例如,vector 的迭代器是隨機迭代器,因此遍歷 vector 容器有以下幾種做法。下面的程序中,每個循環(huán)演示了一種做法。
【實例】遍歷 vector 容器。
#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { vector<int> v(100); //v被初始化成有100個元素 for(int i = 0;i < v.size() ; ++i) //size返回元素個數(shù) cout << v[i]; //像普通數(shù)組一樣使用vector容器 vector<int>::iterator i; for(i = v.begin(); i != v.end (); ++i) //用 != 比較兩個迭代器 cout << * i; for(i = v.begin(); i < v.end ();++i) //用 < 比較兩個迭代器 cout << * i; i = v.begin(); while(i < v.end()) { //間隔一個輸出 cout << * i; i += 2; // 隨機訪問迭代器支持 "+= 整數(shù)" 的操作 } }
list 容器的迭代器是雙向迭代器。假設(shè) v 和 i 的定義如下:
list<int> v; list<int>::const_iterator i;
則以下代碼是合法的:
for(i=v.begin(); i!=v.end(); ++i) cout << *i;
以下代碼則不合法:
for(i=v.begin(); i<v.end(); ++i) cout << *i;
因為雙向迭代器不支持用“<”進行比較。以下代碼也不合法:
for(int i=0; i<v.size(); ++i) cout << v[i];
因為 list 不支持隨機訪問迭代器的容器,也不支持用下標隨機訪問其元素。
在 C++ 中,數(shù)組也是容器。數(shù)組的迭代器就是指針,而且是隨機訪問迭代器。例如,對于數(shù)組 int a[10],int * 類型的指針就是其迭代器。則 a、a+1、a+2 都是 a 的迭代器。
5.迭代器的輔助函數(shù)
STL 中有用于操作迭代器的三個函數(shù)模板,它們是:
advance(p, n):使迭代器 p 向前或向后移動 n 個元素。
distance(p, q):計算兩個迭代器之間的距離,即迭代器 p 經(jīng)過多少次 + + 操作后和迭代器 q 相等。如果調(diào)用時 p 已經(jīng)指向 q 的后面,則這個函數(shù)會陷入死循環(huán)。
iter_swap(p, q):用于交換兩個迭代器 p、q 指向的值。
要使用上述模板,需要包含頭文件 algorithm。下面的程序演示了這三個函數(shù)模板的 用法。
#include <list> #include <iostream> #include <algorithm> //要使用操作迭代器的函數(shù)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向后移動兩個元素,指向3 cout << "1)" << *p << endl; //輸出 1)3 advance(p, -1); //p向前移動一個元素,指向2 cout << "2)" << *p << endl; //輸出 2)2 list<int>::iterator q = lst.end(); q--; //q 指向 5 cout << "3)" << distance(p, q) << endl; //輸出 3)3 iter_swap(p, q); //交換 2 和 5 cout << "4)"; for (p = lst.begin(); p != lst.end(); ++p) cout << *p << " "; return 0; }
程序的輸出結(jié)果是:
3231 5 3 4 2
總結(jié)
本篇文章就到這里了,希望能給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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