【STL】迭代器

什么是迭代器

迭代器是STL中行为类似指针的设计模式，它可以提供了一种对容器中的对象的访问方法；并且它没有暴露容器中内部的表述方式。
例如STL中的map和set,它们的底层是一颗红黑树（一种平衡树）：

private:
  typedef rb_tree<key_type, value_type, 
                  select1st<value_type>, key_compare, Alloc> rep_type;
  rep_type t;  // red-black tree representing map

而当你用迭代器去对他们进行访问时：

    map<string, size_t> mp;
    mp["a"]++;
    mp["a"]++;
    mp["b"]++;
    mp["b"]++;
    mp["c"]++;
    mp["d"]++;
    mp["e"]++;
    mp["f"]++;
    mp["g"]++;
    mp["a"]++;
    mp["b"]++;
    mp["f"]++;
    mp["a"]++;
    mp["b"]++;


    map<string, size_t>::iterator it = mp.begin();
    while (it != mp.end())
    {
        cout << (*it).first << " " << (*it).second << endl;
        it++;
    }

原本在红黑树中的二叉树结构却能转换成一种线性结构的访问方式，如上述例子。可见，迭代器既能对容器中的对象进行访问，又能将容器的结构隐藏起来，达到封装的效果。

今天，我们就来介绍一下迭代器

STL中迭代器的特性

迭代器的特性被称为迭代器的型别，那什么是迭代器的型别呢？

STL中必须包含以下五种内嵌型别的迭代器称为标准迭代器，它们分别是：

1.value type

value type 就是指迭代器所指对象的相类型，任何一个打算与STL算法有多联系的容器都应该定义自己value type的内嵌型别，例如STL的vector中：

  typedef T value_type;   //T为模板参数

2.difference type

difference type被用来表示两个迭代器之间的距离，它在STL的vector中的定义如下

typedef ptrdiff_t difference_type;

ptrdiff_t是C/C++标准库中定义的一个与机器相关的数据类型。ptrdiff_t类型变量通常用来保存两个指针减法操作的结果。ptrdiff_t定义在stddef.h（cstddef）这个文件内。ptrdiff_t通常被定义为long int类型。

3.reference type

reference type为迭代器所指向的容器中对象的引用。在STL中定义如下：

typedef value_type& reference;

4.pointer type

pointer type为容器中迭代器所指向的对象的地址

typedef value_type* pointer;

5.iterator category

前面四个型别熟悉C++的人应该有所了解了，第五个型别我们可以理解为迭代器的分类，首先我们来看看迭代器有哪些类型？

源码中定义如下：

//该迭代器所指向的对象不能够被改变，被称为只读迭代器
struct input_iterator_tag {};     
//只许写入的迭代器，我们只能在该种迭代器类型的区间上进行写操作     
struct output_iterator_tag {};
////允许写入的迭代器，我们可以在该种迭代器类型的区间上进行读写操作 
struct forward_iterator_tag : public input_iterator_tag {};
//可双向移动迭代器，也就是说该种迭代器可以进行 iterator++和--操作
struct bidirectional_iterator_tag : public forward_iterator_tag {};
//随机序列的迭代器，该种迭代器首先要要求容器中的地址必须是连续的，并且该容器涵盖了指针的所有运算操作
struct random_access_iterator_tag : public bidirectional_iterator_tag {};

迭代器分类的从属关系：

STL迭代器中实际的继承关系：