迭代器

迭代器

一、解析
迭代器（）是一种对象，它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或全部元素，每个迭代器对象代表容器中的确定的地址。迭代器修改了常规指针的接口，所谓迭代器是一种概念上的抽象：那些行为上像迭代器的东西都可以叫做迭代器。然而迭代器有很多不同的能力，它可以把抽象容器和通用算法有机的统一起来。


迭代器提供一些基本操作符：*、++、==、!=、=。这些操作和C/C++“操作array元素”时的指针接口一致。不同之处在于，迭代器是个所谓的智能指针，具有遍历复杂数据结构的能力。其下层运行机制取决于其所遍历的数据结构。因此，每一种容器型别都必须提供自己的迭代器。事实上每一种容器都将其迭代器以嵌套的方式定义于内部。因此各种迭代器的接口相同，型号却不同。这直接导出了泛型程序设计的概念：所有操作行为都使用相同接口，虽然它们的型别不同。


二、功能
迭代器使开发人员能够在类或结构中支持foreach迭代，而不必整个实现IEnumerable或者IEnumerator接口。只需提供一个迭代器，即可遍历类中的数据结构。当编译器检测到迭代器时，将自动生成IEnumerable接口或者IEnumerator接口的Current，MoveNext和Dispose方法。


三、特点
1.迭代器是可以返回相同类型值的有序序列的一段代码；

2.迭代器可用作方法、运算符或get访问器的代码体；

3.迭代器代码使用yieldreturn语句依次返回每个元素，yield break将终止迭代；

4.可以在类中实现多个迭代器，每个迭代器都必须像任何类成员一样有惟一的名称，并且可以在foreach语句中被客户端,代码调用如下所示：foreach(int x in SampleClass.Iterator2){}；

5.迭代器的返回类型必须为IEnumerable和IEnumerator中的任意一种；

6.迭代器是产生值的有序序列的一个语句块，不同于有一个 或多个yield语句存在的常规语句块；

7.迭代器不是一种成员，它只是实现函数成员的方式，理解这一点是很重要的，一个通过迭代器实现的成员，可以被其他可能或不可能通过迭代器实现的成员覆盖和重载；

8.迭代器块在C#语法中不是独特的元素，它们在几个方面受到限制，并且主要作用在函数成员声明的语义上，它们在语法上只是语句块而已；

9.yield关键字用于指定返回的值。到达yieldreturn语句时，会保存当前位置。下次调用迭代器时将从此位置重新开始执行。 迭代器对集合类特别有用，它提供一种简单的方法来迭代不常用的数据结构（如二进制树）。

一句话，迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型。


四、例子
迭代器模式。Iterator对已集合类中的任何一个实现类，都可以返回这样一个Iterator对象。就和循环一样，好处是可以适用于任何一个类，而且实际上java对它进行了优化，比直接用index访问快一点（这一点没法考证，别人都这样说）。不过呢，有一点很好，就是用起来确实很好用，加上泛型就更好用啦。比如说这样一个例子ArrayList< String > arr = new ArrayList< String >();Iterator it = arr.iterator();迭代的时候可以这样while( it .hasNext() ){ //做一些处理，比如 System.out.print( it.next );}配合上泛型，一个好处是it.next（）可以不用类型转换。以前用的时候是Object，还要自己转，我感觉，Iterator和泛型简直就是绝配哈。

五、迭代器创建

迭代器提供对一个容器中的对象的访问方法，并且定义了容器中对象的范围。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，迭代器不仅仅是指针，因此你不能认为他们一定具有地址值。例如，一个数组索引，也可以认为是一种迭代器。

迭代器有各种不同的创建方法。程序可能把迭代器作为一个变量创建。一个STL容器类可能为了使用一个特定类型的数据而创建一个迭代器。作为指针，必须能够使用*操作符类获取数据。你还可以使用其他数学操作符如++。典型的，++操作符用来递增迭代器，以访问容器中的下一个对象。如果迭代器到达了容器中的最后一个元素的后面，则迭代器变成past-the-end值。使用一个past-the-end值得指针来访问对象是非法的，就好像使用NULL或为初始化的指针一样。

提示

STL不保证可以从另一个迭代器来抵达一个迭代器。例如，当对一个集合中的对象排序时，如果你在不同的结构中指定了两个迭代器，第二个迭代器无法从第一个迭代器抵达，此时程序注定要失败。这是STL灵活性的一个代价。STL不保证检测毫无道理的错误。

六、迭代器的类型

对于STL数据结构和算法，你可以使用五种迭代器。下面简要说明了这五种类型：
·        Input iterators 提供对数据的只读访问。
·        Output iterators 提供对数据的只写访问
·        Forward iterators 提供读写操作，并能向前推进迭代器。
·        Bidirectional iterators提供读写操作，并能向前和向后操作。
·        Random access iterators提供读写操作，并能在数据中随机移动。
尽管各种不同的STL实现细节方面有所不同，还是可以将上面的迭代器想象为一种类继承关系。从这个意义上说，下面的迭代器继承自上面的迭代器。由于这种继承关系，你可以将一个Forward迭代器作为一个output或input迭代器使用。同样，如果一个算法要求是一个bidirectional 迭代器，那么只能使用该种类型和随机访问迭代器。
指针迭代器

七、应用例子

正如下面的小程序显示的，一个指针也是一种迭代器。该程序同样显示了STL的一个主要特性——它不只是能够用于它自己的类类型，而且也能用于任何C或C++类型。Listing 1, iterdemo.cpp, 显示了如何把指针作为迭代器用于STL的find()算法来搜索普通的数组。

表 1. iterdemo.cpp
#include 
#include 
using namespace std;
#define SIZE 100
int iarray[SIZE];
int main()
{
  iarray[20] = 50;
  int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
  if (ip == iarray + SIZE)
     cout << "50 not found in array" << endl;
  else
     cout << *ip << " found in array" << endl;
  return 0;
}
在引用了I/O流库和STL算法头文件（注意没有.h后缀），该程序告诉编译器使用std名字空间。使用std名字空间的这行是可选的，因为可以删除该行对于这么一个小程序来说不会导致名字冲突。
程序中定义了尺寸为SIZE的全局数组。由于是全局变量，所以运行时数组自动初始化为零。下面的语句将在索引20位置处地元素设置为50,并使用find()算法来搜索值50:
iarray[20] = 50;
int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);

find()函数接受三个参数。头两个定义了搜索的范围。由于C和C++数组等同于指针，表达式iarray指向数组的第一个元素。而第二个参数iarray + SIZE等同于past-the-end 值，也就是数组中最后一个元素的后面位置。第三个参数是待定位的值，也就是50。find()函数返回和前两个参数相同类型的迭代器，这儿是一个指向整数的指针ip。

提示

必须记住STL使用模板。因此，STL函数自动根据它们使用的数据类型来构造。
为了判断find()是否成功，例子中测试ip和 past-the-end 值是否相等：
if (ip == iarray + SIZE) ...
如果表达式为真，则表示在搜索的范围内没有指定的值。否则就是指向一个合法对象的指针，这时可以用下面的语句显示：:
cout << *ip << " found in array" << endl;
测试函数返回值和NULL是否相等是不正确的。不要象下面这样使用：
int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
if (ip != NULL) ...  // ??? incorrect

当使用STL函数时，只能测试ip是否和past-the-end 值是否相等。尽管在本例中ip是一个C++指针,其用法也必须符合STL迭代器的规则。

八、容器迭代器

尽管C++指针也是迭代器，但用的更多的是容器迭代器。容器迭代器用法和iterdemo.cpp一样，但和将迭代器申明为指针变量不同的是，你可以使用容器类方法来获取迭代器对象。两个典型的容器类方法是begin()和end()。它们在大多数容器中表示整个容器范围。其他一些容器还使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器，以按反向顺序指定对象范围。
下面的程序创建了一个矢量容器（STL的和数组等价的对象），并使用迭代器在其中搜索。该程序和前一章中的程序相同。
Listing 2. vectdemo.cpp
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
vector intVector(100);
void main()
{
  intVector[20] = 50;
  vector::iterator intIter =
     find(intVector.begin(), intVector.end(), 50);
  if (intIter != intVector.end())
     cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;
  else
     cout << "Vector does not contain 50" << endl;
}
注意用下面的方法显示搜索到的数据：
cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;

九、常量迭代器

和指针一样，你可以给一个迭代器赋值。例如，首先申明一个迭代器：
vector::iterator first;
该语句创建了一个vector类的迭代器。下面的语句将该迭代器设置到intVector的第一个对象，并将它指向的对象值设置为123：:
first = intVector.begin();
*first = 123;
这种赋值对于大多数容器类都是允许的，除了只读变量。为了防止错误赋值，可以申明迭代器为：
const vector::iterator result;
result = find(intVector.begin(), intVector.end(), value);
if (result != intVector.end())
  *result = 123;  // ???
警告

另一种防止数据被改变得方法是将容器申明为const类型。