初探迭代器Iterators

一、概念引入：

除了使用下标来访问容器对象的元素外，标准库还提供了另一种访问元素的方法：使用迭代器（Iterators）。

迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型。

所有的标准库容器都定义了相应的迭代器类型，而只有少数的容器支持下标操作。

因为迭代器对所有的容器都适用，现代 C++ 程序更倾向于使用迭代器而不是下标操作访问容器元素，即使对支持下标操作的 vector 类型也是这样。（即：尽量使用迭代器访问容器元素。）

 

二、困惑——迭代器和迭代器类型

最开始的时候容易搞不清楚，原因之一是由于同一个术语 iterator 往往表示两个不同的事物。

一般意义上指的是迭代器的概念；而具体而言时指的则是由容器定义的具体的 iterator 类型，如 vector<int>。

重点要理解的是，有许多用作迭代器的类型，这些类型在概念上是相关的。若一种类型支持一组确定的操作（这些操作可用来遍历容器内的元素，并访问这些元素的值），我们就称这种类型为迭代器。

即：每个容器都定义了一个名为 iterator 的类型，而这种类型支持（概念上的）迭代器的各种操作。

 

三、begin 和 end 操作

每种容器都定义了一对命名为 begin 和 end 的函数，用于返回迭代器。

如果容器中有元素的话，由 begin 返回的迭代器指向第一个元素。

由 end 操作返回的迭代器指向 vector 的“末端元素的下一个”。表明它指向了一个不存在的元素。（注意：不是最后一个元素！）

由 end 操作返回的迭代器并不指向 vector 中任何实际的元素，相反，它只是起一个“哨兵”的作用，表示我们已处理完 vector 中的所有元素。

 

四、迭代器的自增和解引用运算

迭代器类型可使用解引用操作符（dereference operator）（*）来访问迭代器所指向的元素。

迭代器使用自增操作符（++）向前移动迭代器指向容器中下一个元素。

从逻辑上说，迭代器的自增操作和 int 型对象的自增操作类似。对 int 对象来说，操作结果就是把 int 型值“加 1”，而对迭代器对象则是把容器中的迭代器“向前移动一个位置”。因此，如果 iter 指向第一个元素，则 ++iter 指向第二个元素。

由于 end 操作返回的迭代器不指向任何元素，因此不能对它进行解引用或自增操作。

 

五、const_iterator 

每种容器类型还定义了一种名为 const_iterator 的类型，该类型只能用于读取容器内元素，但不能改变其值。

当我们对普通 iterator 类型解引用时，得到对某个元素的非 const引用。而如果我们对 const_iterator 类型解引用时，则可以得到一个指向 const 对象的引用，如同任何常量一样，该对象不能进行重写。

使用 const_iterator 类型时，我们可以得到一个迭代器，它自身的值可以改变，但不能用来改变其所指向的元素的值。可以对迭代器进行自增以及使用解引用操作符来读取值，但不能对该元素赋值。

不要把 const_iterator 对象与 const 的 iterator 对象搞混淆了。声明一个 const 迭代器时，必须初始化迭代器。一旦被初始化后，就不能改变它的值：

1 　　vector<int> nums(10);  // nums is nonconst

2 　　const vector<int>::iterator cit = nums.begin();

3 　　*cit = 1;               // ok: cit can change its underlying element

4 　　++cit;                  // error: can't change the value of cit

 

const_iterator 对象可以用于 const vector 或非 const vector，因为不能改写元素值。const 迭代器这种类型几乎没什么用处：一旦它被初始化后，只能用它来改写其指向的元素，但不能使它指向任何其他元素。

 1      const vector<int> nines(10, 9);  // cannot change elements in nines

 2      // error: cit2 could change the element it refers to and nines is const

 3      const vector<int>::iterator cit2 = nines.begin();

 4      // ok: it can't change an element value, so it can be used with a const vector<int>

 5      vector<int>::const_iterator it = nines.begin();

 6      *it = 10; // error: *it is const

 7      ++it;     // ok: it isn't const so we can change its value

 8 

 9 

10      // an iterator that cannot write elements

11      vector<int>::const_iterator

12      // an iterator whose value cannot change

13      const vector<int>::iterator 

 

 

六、迭代器的算术操作

inter + n
inter - n
这样做将产生一个新的迭代器，其位置在 iter 所指元素之前（加）或之后（减） n 个元素的位置。加或减之后的结果必须指向 iter 所指容器对象中的某个元素，或者是容器对象末端的下一个元素。加/减的值的类型应该是容器的 size_type 或 difference_type 类型。

inter1 - inter2 （注意：这里没有inter1 + inter2， 两个迭代器对象相加是未定义的！很有可能会产生编译错误!）
该表达式用来计算两个迭代器对象的距离，该距离是名为 difference_type 的 signed 类型 size_type 的值，这里的 difference_type 是 signed 类型，因为减法运算可能产生负数的结果。该类型可以保证足够大以存储任何两个迭代器对象间的距离。iter1 与 iter2 两者必须都指向同一容器对象中的元素，或者指向容器对象末端之后的下一个元素。

任何改变 vector 长度的操作都会使已存在的迭代器失效。例如，在调用 push_back 之后，就不能再依赖指向 vector 的迭代器的值了。