STL——迭代器的概念

迭代器是一种抽象的设计概念,现实程序语言中并没有直接对应于这个概念的实物。

1 迭代器设计思维——STL关键所在

不论是泛型思维或STL的实际运用,迭代器都扮演这重要的角色。STL的中心思想在于:将数据容器和算法分开,彼此独立设计,最后再以一贴胶着剂将它们撮合在一起。容器和算法的泛型化,从技术的角度来看是并不困难,C++的class template和function templates可分别达成目标。

以下是容器、算法、迭代器的合作展示,以算法find()为例,它接受两个迭代器和一个”搜索目标“:

template <class InputIterator,class T>
InputIterator find(InputIterator first,InputIterator last,const T& value)
{
while(first=!last&&*first!=value)
++first;
return first;
}

只要给出不同的迭代器,find()便能够对不同的容器进行直接操作:

#include<vector>
#include<list>
#include<deque>
#include<algorithm>
#include<iostream>
using namespace std; int main()
{
const int arraySize=;
int ia[arraySize]={,,,,,,};
vector<int> ivect(ia,ia+arraySize);
list<int> ilist(ia,ia+arraySize);
deque<int> ideque(ia,ia+arraySize);
//注意算法和成员方法的区别
vector<int>::iterator it1=find(ivect.begin(),ivect.end(),);
if(it1!=ivect.end())
cout<<"4 found. "<<*it1<<endl;
else
cout<<"4 not found."<<endl;
list<int>::iterator it2=find(ilist.begin(),ilist.end(),);
if(it2==ilist.end())
cout<<"6 not found. "<<endl;
else
cout<<"6 found. "<<*it2<<endl; deque<int>::iterator it3=find(ideque.begin(),ideque.end(),);
if(it3==ideque.end())
cout<<"8 not found."<<endl;
else
cout<<"8 found. "<<*it3<<endl;
}

从上面的例子看来,迭代器似乎依附于在容器之下,是吗?有没有独立而泛用的迭代器?我们又该如何自行设计特殊的迭代器?

2 迭代器是一种smart pointer

迭代器是一种行为类似指针的对象,而指针的各种行为中最常见也最重要的便是内容提领(dereference)和成员访问(member access),因此,迭代器最重要的编程工作就是对operator*和oper->进行重载工作。关于这一点,C++标准库有一个auto_ptr可供我们参考。这是一个用来包含原生指针的对象,声名狼藉的内存泄露问题可借此获得解决。auto_ptr用法如下,和原生指针一模一样:

void func()
{
auto_ptr<string> ps(new string("jjhou");
cout<<*ps<<endl;
cout<<ps->size()<<endl;
//离开前不需要delete,auto_ptr会自动释放内存
}

函数第一行的意思是,以算式new 动态配置一个初值为"jjhou"的string对象,并将所得的结果(一个原生指针)作为auto_ptr<string> 对象的初值。注意,auto_ptr尖括号内放的是”原生指针所指对象“的型别,而不是原生指针的型别。

auto_ptr的源代码在头文件<memory>中:

//file:autoptr.cpp

template<class T>
class auto_ptr{
public:
explicit auto_ptr(T *p=):pointee(p) {}
template<class U>
auto_ptr(auto_ptr<U>& rhs):pointee(rhs.release()) {}
~auto_ptr() {delete pointee;} template<class U>
auto_ptr<T>& operator=(auto_ptr<U> &rhs)
{
if(this!=rhs) reset(ths.release());
return *this;
} T& operator*() const { return *pointee;}
T* operator->() const { return pointee;}
T* get() const {return pointee;}
//...
private:
T *pointee;
};

有了模仿对象,现在我们来为list(链表)设计一个迭代器,假设list机器节点的结构如下:

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