STL与泛型编程<八>：迭代器简介

总述

所有容器都定义其各自的迭代器型别(iterator types)，所以不需要专门的头文件，但有的迭代器需要，如逆向迭代器，被定义在#include中，迭代器是一种“能够遍历某个序列内所有元素”的对象，它可以透过一般指针一致的接口来完成自己的工作。其主要分为以下几种，见图

input（输入）迭代器

input迭代器只能一次一个向前读取元素，按顺序一个个传回元素值。注意input迭代器只能读取元素一次，如果你复制了input迭代器，并使原input迭代器和新产生的副本都向前读取，可能会遍历到不同的值
几乎所有的迭代器都具有input迭代器的功能，一个典型的例子就是从“标准输入读取数据”，同一个值不会被读两次。常见操作见下图

注意input迭代器不提供递减运算操作符

output（输出）迭代器

output迭代器是将元素值一个个写入，也就是说，你只能一个个元素地赋新值，而且不能使用output迭代器对同一序列进行两次遍历，下图是其操作

operator/*只有在赋值语句左手边才有效，注意output迭代器无需比较，无法检验output迭代器是否写入成功，唯一可以做的就是写入，再写入，几乎所有迭代器都具有output迭代器的功能。一个典型的例子“将元素输出到标准输出设备”的迭代器；output迭代器另一个典型例子就是inserters，所谓inserters是用来将元素插入容器的一种迭代器。

forward（前向）迭代器

forward迭代器是input迭代器和output迭代器的结合，具有input迭代器的全部功能和output迭代器的部分功能，其操作如下图

为什么具有output迭代器的部分功能，见下
若是output迭代器，我们无需检查是否抵达序列尾端，便可直接写入数据，因此可以这样写

while (true)
{
    *pos = foo();
    ++pos;
}

对于forward迭代器，必须在存取数据之前确保有效，否则会引发未定义的行为，因此得这么写

while (pos != col.end())
{
    *pos = foo();
    ++pos;
}

这个循环不适合output迭代器，因为output迭代器没有定义operator!=

bidirectional(双向)迭代器

双向迭代器在forward迭代器的基础上提供了回头遍历的能力，换言之，它支持递减运算符，其新增操作如下

- random access(随机存取)迭代器
random access迭代器在双向迭代器的基础上再增加随机存取能力，因此它必须提供“迭代器算术运算”，也就是说它能够加减某个偏移量，能处理距离问题，并运用比较操作符，以下迭代器支持rand access迭代器：
1. 可随机存取的迭代器（vector,deque）
2. string（字符串，string,wstring）
3. 一般array（指针）
其新增的操作如下图

见一个例子

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main(void)
{
    vector<int> col;
    for (int i=-3; i<=9; ++i)
        col.push_back(i);
    //只适用于随机迭代器
    cout << "number/distance: " << col.end() - col.begin() << endl;

    vector<int>::iterator pos;
    for (pos=col.begin(); pos!=col.end(); ++pos)
        cout << *pos << ' ';
    cout << endl;

    //此操作只对random access 有效
    for (int i=0; i<col.size(); ++i)
        cout << col.begin()[i] << ' ';
    cout << endl;

    //此操作只对random access 有效
    for (pos=col.begin(); pos < col.end()-1; pos+=2)  //注意这里的循环结束条件（避免未定义行为）
        cout << *pos << ' ';
    cout << endl;

    return 0;
 } 

本例对lists,sets和maps无效，因为程序中标识的部分都只适用于random access迭代器。注意只有在面对random access迭代器时，才能以operator< 作为结束与否的判断准则
对于程序中最后一个循环的解释见下图

容器的迭代器类型

1. vector和deque的迭代器是随机迭代器，灵活性最大，基本适用于任何一个STL算法及迭代器相关操作
2. list的迭代器是双向迭代器，因此凡是用到随机迭代器的STL算法你都不能使用
3. set和map的迭代器也是双向迭代器