除了使用下标来访问vector对象的元素外,标准库还提供了另一种检测元素的方法:使用迭代器(iterator)。迭代器是一种允许程序员检查容器内元素,并实现元素遍历的数据类型。
标准库为每一种标准容器(包括vector)定义了一种迭代器类型。迭代器类型提供了比下标操作更一般化的方法: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类型也这样。
每种容器类型都定义了自己的迭代器类型,如vector:vector<int>::iterator iter;
这条语句定义了一个名为iter的变量,它的数据类型是由vector<int>定义的iterator类型。每个标准库容器类型都定义了一个名为iterator的成员,这里的iterator与迭代器实际类型的含义相同。
1. 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:
vector<int>::iterator iter = ivec.begin();
上述语句把iter初始化为由名为begin的vector操作返回的值。假设vector不空,初始化后,iter即指该元素为ivec[0]。
由end操作返回的迭代器指向vector的“末端元素的下一个”。通常称为超出末端迭代器(off-the-end iterator),表明它指向了一个不存在的元素。如果vector为空,begin返回的迭代器与end返回的迭代器相同。
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(sentinel)的作用,表示我们已处理完vector中所有元素。
2. Vector的自增和自减引用运算
迭代器类型定义了一些操作来获取迭代器所指向的元素,并允许程序员将迭代器从 一个元素移动到另一个元素。
迭代器类型可使用解引用操作符(*操作符)来访问迭代器所指向r 元素:
*iter = 0;
引用操作符返回迭代器当前所指向的元素。假设iter指向vector对象ivec的第一个 元素,那么*iter和ivec[0]就是指向同一个元素。上面这个语句的效果就是把这个元素 的值赋为0。
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。
3. 迭代器的其他运算
另一对可执行于迭代器的操作就是比较:用==或!=操作符来比较两个迭代器,如果两个迭代器对象指向同一个元素,则它们相等,否则就不相等。
4. 迭代器应用的程序示例
假设已声明了一个vector<int>型的ivec变量,要把它所有元素值重置为0,可以用下标操作来完成:
// reset all the elements in ivec to 0
for (vector<int>::size_type ix = 0; ix != ivec.size(); ++ix)
ivec[ix] = 0;
上述程序用for循环遍历ivec的元素,for循环定义了一个索引ix,每循环迭代一次 ix就自增1。for循环体将ivec的每个元素赋值为0。
更典型的做法是用迭代器来编写循环:
// equivalent loop using iterators to reset all the elements in ivec to 0
for (vector<int>::iterator iter = ivec.begin();
iter != ivec.end(); ++iter)
*iter = 0; // set element to which iter refers to 0
for循环首先定义了iter,并将它初始化为指向ivec的第一个元素。for循环的条件 测试iter是否与end操作返回的迭代器不等。每次迭代iter都自增1,这个for循环的 效果是从ivec第一个元素开始,顺序处理vector中的每一元素。最后,iter将指向ivec 中的最后一个元素,处理完最后一个元素后,iter再增加1,就会与end操作的返回值 相等,在这种情况下,循环终止。
for循环体内的语句用解引用操作符来访问当前元素的值。和下标操作符一样,解引用操作符的返回值是一个左值,因此可以对它进行赋值来改变它的值。上述循环的效果就是把ivec中所有元素都赋值为0。
通过上述对代码的详细分析,可以看出这段程序与用下标操作符的版本达到相同的 操作效果:从vector的第一个元素开始,把vector中每个元素都置为0。
5. Const_inerator
前面的程序用vector::iterator改变vector中的元素值。每种容器类型还定义了一种 名为const_iterator的类型,该类型只能访问容器内元素,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(2.5节)。 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(2.4 节),如同任何常量一样,该对象不能进行重写。
例如,如果text是vector<string>类型,程序员想要遍历它,输出每个元素,可以这 样编写程序:
// use const_iterator because we won't change the elements
for (vector<string>::const_iterator iter = text.begin();
iter != text.end(); ++iter)
cout << *iter << endl; // print each element in text
除了是从迭代器读取元素值而不是对它进行赋值之外,这个循环与前一个相似。由 于这里只需要借助迭代器进行读,不需要写,这里把iter定义为const_iterator类型。 当对const_iterator类型解引用时,返回的是一个const值。不允许用const_iterator进 行赋值:
for (vector<string>::const_iterator iter = text.begin();
iter != text.end(); ++ iter)
*iter = " "; // error: *iter is const
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,但不能对该元素值赋值。
不要把const_iterator对象与const的iterator对象混淆起来。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:
vector<int> nums(10); // nums is nonconst
const vector<int>::iterator cit = nums.begin();
*cit = 1; // ok: cit can change its underlying element
++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:
const vector<int> nines(10, 9); // cannot change elements in nines
// error: cit2 could change the element it refers to and nines is const
const vector<int>::iterator cit2 = nines.begin();
// ok: it can't change an element value, so it can be used with a const vector<int>
vector<int>::const_iterator it = nines.begin();
*it = 10; // error: *it is const
++it; // ok: it isn't const so we can change its value
// an iterator that cannot write elements
vector<int>::const_iterator
// an iterator whose value cannot change
const vector<int>::iterator