C++中迭代器原理、失效和简单实现
目录
- 迭代器的使用
- 迭代器的种类
- 迭代器的失效
- 迭代器的实现
1.迭代器的使用
为了提高C++编程的效率,STL中提供了许多容器,包括vector、list、map、set等。有些容器例如vector可以通过脚标索引的方式访问容器里面的数据,但是大部分的容器不能使用这种方式,例如list、map、set。STL中每种容器在实现的时候设计了一个内嵌的iterator类,不同的容器有自己专属的迭代器,使用迭代器来访问容器中的数据。除此之外,通过迭代器,可以将容器和通用算法结合在一起,只要给予算法不同的迭代器,就可以对不同容器执行相同的操作,例如find查找函数。迭代器对指针的一些基本操作如*、->、++、==、!=、=进行了重载,使其具有了遍历复杂数据结构的能力,其遍历机制取决于所遍历的数据结构,所有迭代的使用和指针的使用非常相似。通过begin,end函数获取容器的头部和尾部迭代器,end 迭代器不包含在容器之内,当begin和end返回的迭代器相同时表示容器为空。
template<typename InputIterator, typename T>
InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last, const T &value)
{
while (first != last && *frist != value)
++first;
return first;
}
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>
using namespace std; int main(int argc, const char *argv[])
{
int arr[] = { , , , , }; vector<int> iVec(arr, arr + );//定义容器vector
list<int> iList(arr, arr + );//定义容器list //在容器iVec的头部和尾部之间寻找整形数3
vector<int>::iterator iter1 = find(iVec.begin(), iVec.end(), );
if (iter1 == iVec.end())
cout<<"3 not found"<<endl;
else
cout<<"3 found"<<endl; //在容器iList的头部和尾部之间寻找整形数4
list<int>::iterator iter2 = find(iList.begin(), iList.end(), );
if (iter2 == iList.end())
cout<<"4 not found"<<endl;
else
cout<<"4 found"<<endl; return ;
}
2.迭代器的种类
根据迭代器所支持的操作,可以把迭代器分为5类。
1) 输入迭代器:是只读迭代器,在每个被遍历的位置上只能读取一次。例如上面find函数参数就是输入迭代器。
2) 输出迭代器:是只写迭代器,在每个被遍历的位置上只能被写一次。
3) 前向迭代器:兼具输入和输出迭代器的能力,但是它可以对同一个位置重复进行读和写。但它不支持operator--,所以只能向前移动。
4) 双向迭代器:很像前向迭代器,只是它向后移动和向前移动同样容易。
5) 随机访问迭代器:有双向迭代器的所有功能。而且,它还提供了“迭代器算术”,即在一步内可以向前或向后跳跃任意位置, 包含指针的所有操作,可进行随机访问,随意移动指定的步数。支持前面四种Iterator的所有操作,并另外支持it + n、it - n、it += n、 it -= n、it1 - it2和it[n]等操作。
STL每种容器类型都定义了 const_iterator,只能读取容器的值,不能修改所指向容器范围内元素的值。vector、string、Deque随机存取迭代器;List、Set、map、mutiset、multimap双向迭代器。
3.迭代器失效
容器的插入insert和erase操作可能导致迭代器失效,对于erase操作不要使用操作之前的迭代器,因为erase的那个迭代器一定失效了,正确的做法是返回删除操作时候的那个迭代器。
#include <vector>
using namespace std; int main(int argc, const char *argv[]) {
int arr[] = { , , , , }; vector<int> iVec(arr, arr + ); //定义容器vector
//迭代器失效
// for (vector<int>::iterator it = iVec.begin(); it != iVec.end();) {
// iVec.erase(it);
// }
//返回erase操作之后的迭代器
for (vector<int>::iterator it = iVec.begin();it != iVec.end();) {
it = iVec.erase(it);
}
return ;
}
4.迭代器的实现
STL中每个容器都有自己的迭代器,各种迭代器的接口相同,内部实现却不相同,这也直接体现了泛型编程的概念,下面在单链表类中内嵌入一个iterator的类来实现单链表的迭代
#include <iostream> template<typename T>
struct ListNode {
T value;
ListNode* next;
ListNode() {
next = ;
}
ListNode(T val, ListNode *p = nullptr) :
value(val), next(p) {
}
}; template<typename T>
class List {
private:
ListNode<T> *m_pHead;
ListNode<T> *m_pTail;
int m_nSize;
public:
List() {
m_pHead = nullptr;
m_pTail = nullptr;
m_nSize = ;
}
//从链表尾部插入元素
void push_back(T value) {
if (m_pHead == nullptr) {
m_pHead = new ListNode<T>(value);
m_pTail = m_pHead;
} else {
m_pTail->next = new ListNode<T>(value);
m_pTail = m_pTail->next;
} } //打印链表元素
void print(std::ostream &os = std::cout) const {
for (ListNode<T> *ptr = m_pHead; ptr != m_pTail->next ; ptr = ptr->next)
std::cout << ptr->value << " ";
os << std::endl;
} //内置迭代器
class iterator {
private:
ListNode<T> *m_ptr;
public:
iterator(ListNode<T>* p = nullptr) :
m_ptr(p) {
} T operator*() const {
return m_ptr->value;
}
ListNode<T>* operator->() const {
return m_ptr;
}
iterator& operator++() {
m_ptr = m_ptr->next;
return *this;
}
iterator operator++(int) {
ListNode<T>* tmp = m_ptr;
m_ptr = m_ptr->next;
return iterator(tmp);
} bool operator==(const iterator &arg) const {
return arg.m_ptr == this->m_ptr;
} bool operator!=(const iterator &arg) const {
return arg.m_ptr != this->m_ptr;
} }; //返回链表头部指针
iterator begin() const {
return iterator(m_pHead);
} //返回链表尾部指针
iterator end() const {
return iterator(m_pTail->next);
} //其它成员函数 }; int main() {
List<int> l;
l.push_back();
l.push_back();
l.print();
for (List<int>::iterator it = l.begin(); it != l.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;
return ;
}
参考: http://blog.csdn.net/shudou/article/details/11099931
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