STL--迭代器（iterator）使用详解

2022-10-23 12:53:22

迭代器的分类

在STL中，原生指针也是一种迭代器，除了原生指针以外，迭代器被分为五类：

Input Iterator

此迭代器不允许修改所指的对象，即是只读的。支持==、!=、++、*、->等操作。

Output Iterator

允许算法在这种迭代器所形成的区间上进行只写操作。支持++、*等操作。

Forward Iterator

允许算法在这种迭代器所形成的区间上进行读写操作，但只能单向移动，每次只能移动一步。支持Input Iterator和Output Iterator的所有操作。

Bidirectional Iterator

允许算法在这种迭代器所形成的区间上进行读写操作，可双向移动，每次只能移动一步。支持Forward Iterator的所有操作，并另外支持--操作。

Random Access Iterator

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。

迭代器的分类和继承体系可用下面的图表示：

为什么要将迭代器分为这五类，而且为什么要将它们设计为这种继承体系呢？在学习C++继承的时候，我们知道，位置继承体系越后的类，功能越强大，但是考虑的东西也会越多，体型也会越臃肿。为了提供最大化的执行效率，STL在设计算法时，会尽量提供一个最明确最合适的迭代器，在完成任务的同时，也尽量提高算法的效率。假设有个算法可接受Forward Iterator，此时，你可以传入一个Random Access Iterator，因为Random Access Iterator也是一种Forward Iterator，但是可用并不代表最合适，我们只需要Forward Iterator的功能，却传入了更多属于Random Access Iterator的在这里没有用到的功能，一定程度上会降低了算法的效率。

另一种解释：

　　迭代器(Iterator)是指针(pointer)的泛化，它允许程序员以相同的方式处理不同的数据结构(容器)。STL中有五种类型的迭代器，它们分别满足一定的要求。不同的迭代器要求定义的操作不一样。

各个迭代器的功能如下：

迭代器类别	说明
输入	从容器中读取元素。输入迭代器只能一次读入一个元素向前移动，输入迭代器只支持一遍算法，同一个输入迭代器不能两遍遍历一个序列
输出	向容器中写入元素。输出迭代器只能一次一个元素向前移动。输出迭代器只支持一遍算法，统一输出迭代器不能两次遍历一个序列
正向	组合输入迭代器和输出迭代器的功能，并保留在容器中的位置
双向	组合正向迭代器和逆向迭代器的功能，支持多遍算法
随机访问	组合双向迭代器的功能与直接访问容器中任何元素的功能，即可向前向后跳过任意个元素

迭代器的操作：

每种迭代器均可进行包括表中前一种迭代器可进行的操作。

迭代器操作	说明
所有迭代器
p++	后置自增迭代器
++p	前置自增迭代器
输入迭代器
*p	复引用迭代器，作为右值
p=p1	将一个迭代器赋给另一个迭代器
p==p1	比较迭代器的相等性
p!=p1	比较迭代器的不等性
输出迭代器
*p	复引用迭代器，作为左值
p=p1	将一个迭代器赋给另一个迭代器
正向迭代器	提供输入输出迭代器的所有功能
双向迭代器
--p	前置自减迭代器
p--	后置自减迭代器
随机迭代器
p+=i	将迭代器递增i位
p-=i	将迭代器递减i位
p+i	在p位加i位后的迭代器
p-i	在p位减i位后的迭代器
p[i]	返回p位元素偏离i位的元素引用
p<p1	如果迭代器p的位置在p1前，返回true，否则返回false
p<=p1	p的位置在p1的前面或同一位置时返回true，否则返回false
p>p1	如果迭代器p的位置在p1后，返回true，否则返回false
p>=p1	p的位置在p1的后面或同一位置时返回true，否则返回false

　　只有顺序容器和关联容器支持迭代器遍历，各容器支持的迭代器的类别如下：

容器	支持的迭代器类别	说明
vector	随机访问	一种随机访问的数组类型，提供了对数组元素进行快速随机访问以及在序列尾部进行快速的插入和删除操作的功能。可以再需要的时候修改其自身的大小
deque	随机访问	一种随机访问的数组类型，提供了序列两端快速进行插入和删除操作的功能。可以再需要的时候修改其自身的大小
list	双向	一种不支持随机访问的数组类型，插入和删除所花费的时间是固定的，与位置无关。
set	双向	一种随机存取的容器，其关键字和数据元素是同一个值。所有元素都必须具有惟一值。
multiset	双向	一种随机存取的容器，其关键字和数据元素是同一个值。可以包含重复的元素。
map	双向	一种包含成对数值的容器，一个值是实际数据值，另一个是用来寻找数据的关键字。一个特定的关键字只能与一个元素关联。
multimap	双向	一种包含成对数值的容器，一个值是实际数据值，另一个是用来寻找数据的关键字。一个关键字可以与多个数据元素关联。
stack	不支持	适配器容器类型，用vector，deque或list对象创建了一个先进后出容器
queue	不支持	适配器容器类型，用deque或list对象创建了一个先进先出容器
priority_queue	不支持	适配器容器类型，用vector或deque对象创建了一个排序队列

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迭代器的分类

另一种解释：

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