55 CPP 迭代器

55 CPP 迭代器

迭代器是访问容器中元素的通用方法。

如果使用迭代器,不同的容器,访问元素的方法是相同的。

迭代器支持的基本操作:赋值(=),解引用(*)、比较(==和!=)、从左向右遍历(++)

一般情况下,迭代器是指针和移动指针的方法。在某些容器中,迭代器是指针,在某些容器中,迭代器是类,封装了指针和移动指针的方法的类。

迭代器有五种分类:

1)正向迭代器

只能使用++运算符从左向右遍历容器,每次沿容器向右移动一个元素。

容器名::iterator 迭代器名;        // 正向迭代器。

容器名::const_iterator 迭代器名;  // 常正向迭代器。

相关的成员函数:

iterator begin();

const_iterator begin();

const_iterator cbegin();  // 配合auto使用。

iterator end();

const_iterator end();

const_iterator cend();

2)双向迭代器

具备正向迭代器的功能,还可以反向(从右到左)遍历容器(也是用++),不管是正向还是反向遍历,都可以用--让迭代器后退一个元素。

容器名:: reverse_iterator 迭代器名;        // 反向迭代器。

容器名:: const_reverse_iterator 迭代器名;  // 常反向迭代器。

相关的成员函数:

reverse_iterator rbegin();

const_reverse_iterator crbegin();

reverse_iterator rend();

const_reverse_iterator crend();

典型的就是双向链表

3)随机访问迭代器

具备双向迭代器的功能,还支持以下操作:

l 用于比较两个迭代器相对位置的关系运算(、>=)。

l 迭代器和一个整数值的加减法运算(+、+=、-、-=)。

l 支持下标运算(iter[n])。(这一点,说白了,只有物理存储结构是数组的容器才有这种迭代器,在STL中,string,vector和deque的物理存储结构都是数组)

数组的指针是纯天然的随机访问迭代器。

4)输入和输出迭代器

这两种迭代器比较特殊,它们不是把容器当做操作对象,而是把输入/输出流作为操作对象。

注意事项

迭代器失效的问题

resize()、reserve()、assign()、push_back()、pop_back()、insert()、erase()等函数会引起vector容器的动态数组发生变化,可能导致vector迭代器失效。

迭代器模式是一种行为型设计模式,它允许客户端通过统一的接口来访问集合中的元素,而不用暴露该集合的底层表示。 在 C++ 中,STL(Standard Template Library)提供了迭代器模式的实现。STL 中定义了五种类型的迭代器:输入迭代器、输出迭代器、正向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器,它们分别对应不同的迭代器行为和性能。 在实现自己的迭代器时,需要定义一个迭代器类,该类应该包含迭代器相关的操作,如:`operator++()`(前缀和后缀版本)、`operator*()`、`operator->()`等。此外,还需要定义迭代器类型别名,如:`value_type`、`iterator_category`、`difference_type`等,它们用于标识迭代器的属性和特征。 以下是一个简单的迭代器类的示例: ```cpp template<typename T> class MyIterator { public: using iterator_category = std::forward_iterator_tag; using value_type = T; using difference_type = std::ptrdiff_t; using pointer = T*; using reference = T&; MyIterator(pointer ptr) : m_ptr(ptr) {} reference operator*() const { return *m_ptr; } pointer operator->() const { return m_ptr; } MyIterator& operator++() { ++m_ptr; return *this; } MyIterator operator++(int) { MyIterator temp = *this; ++(*this); return temp; } bool operator==(const MyIterator& other) const { return m_ptr == other.m_ptr; } bool operator!=(const MyIterator& other) const { return !(*this == other); } private: pointer m_ptr; }; ``` 在上述示例中,我们定义了一个指向类型为 `T` 的对象的迭代器类 `MyIterator`,该类包含了迭代器相关的操作和属性。其中,`iterator_category` 属性用于标识迭代器的类型,`value_type` 属性表示迭代器所指对象的类型,`difference_type` 属性表示两个迭代器之间的距离(以整型表示),`pointer` 属性表示迭代器所指对象的指针类型,`reference` 属性表示迭代器所指对象的引用类型。 除了属性之外,我们还定义了构造函数、解引用操作符、箭头操作符、前缀和后缀版本的自增操作符、相等和不等操作符等迭代器操作。 使用自定义的迭代器类时,需要按照 STL 的迭代器接口来使用它,例如: ```cpp #include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5}; MyIterator<int> begin = v.begin(); MyIterator<int> end = v.end(); for (auto it = begin; it != end; ++it) { std::cout << *it << " "; } std::cout << std::endl; return 0; } ``` 在上述示例中,我们使用自定义的迭代器类 `MyIterator` 来遍历一个 vector 容器,并输出容器中的元素。需要注意的是,我们使用了 STL 中的迭代器接口 `begin()` 和 `end()` 来获取容器的起始和结束迭代器,并将它们作为自定义迭代器的构造函数参数。然后,我们使用自定义迭代器来遍历容器,并输出容器中的元素
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