C++：迭代器Iterator详解

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迭代器介绍

用处：指针可以用来遍历存储空间连续的数据结构，但是对于存储空间非连续的，就需要寻找一个行为类似指针的类，来对非数组的数据结构进行遍历。

定义：迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型，提供了对一个容器中对象的访问方法（每种容器类型都定义了自己的迭代器类型，如vector：vector< int>:: iterator iter;），并且定义了容器中对象的范围。

• 迭代器与指针：迭代器（Iterator）是指针（pointer）的泛化，提供了对对象的间接访问。迭代器针对容器，而指针类型针对数组。
• 迭代器与模板：模板使得算法独立于存储的数据类型，即任何数据类型都可以使用该程序设计。而迭代器使得算法独立于使用的容器类型，即任何容器类型都可以使用该通用方法。

每个容器都定义了自己的迭代器，下面例子中即为vector及其迭代器应用（其他容器的迭代器用法见博客：C++：各个容器中迭代器的用法）

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
 
int main()
{
   // 创建一个向量存储 int
   vector<int> vec; 
   int i;
 
   // 显示 vec 的原始大小
   cout << "vector size = " << vec.size() << endl;
 
   // 推入 5 个值到向量中
   for(i = 0; i < 5; i++){
      vec.push_back(i);
   }
 
   // 显示 vec 扩展后的大小
   cout << "extended vector size = " << vec.size() << endl;
 
   // 访问向量中的 5 个值
   for(i = 0; i < 5; i++){
      cout << "value of vec [" << i << "] = " << vec[i] << endl;
   }
 
   // 使用迭代器 iterator 访问值
   vector<int>::iterator v = vec.begin();
   while( v != vec.end()) {
      cout << "value of v = " << *v << endl;
      v++;
   }
 
   return 0;
}

STL中5种迭代器类型

1. Input Iterators（输入）：通过对输入迭代器解除引用（类似于指针*iter）。最严格的输入迭代只能以只读方式访问对象，且只能读取一次，通常发生在标准输入设备（键盘）读取数据时。例如：istream。注意：只能单步向前，也就是说只可以递增。
2. Output Iterators（输出）：与 Input Iterators相似，但只是解除引用让程序可以修改容器的值*iter=value，不能读取，且只能写入一次，通常发生在向标准输出设备（打印机或屏幕）写入数据时。也属于单步向前迭代器。
3. Forward Iterators（正向）：可读可写，单步向前。
4. Bidirectional Iterators（双向）：Forward Iterators+单步向后。
5. Random Access Iterators（随机访问）：集合上述所有迭代器功能，可以像指针一样进行算术计算。

类型	可用操作列表
Input :向前遍历，只读，只能读取元素一次	*iter: 只读访问对应的元素
	iter->member: 只读访问对应元素的成员
	++iter: 向前遍历一步（返回最新的位置)
	iter++: 向前遍历一步（返回原先的位置）
	iter1 == iter2: 判断两个迭代器是否相等
	iter1 != iter2：判断两个迭代器是否不等
	TYPE(iter): 复制迭代器
Output：向前遍历，只写，只能写入元素一次	*iter = value: 向对应的元素写入新值
	++iter: 向前遍历一步（返回最新的位置)
	iter++: 向前遍历一步（返回原先的位置）
	TYPE(iter): 复制迭代器
Forward ：逐个元素向前，可读可写，可访问元素多次	*iter:； iter->member； ++iter； iter++； iter1 == iter2； iter1 != iter2； TYPE()； TYPE(iter)； iter1 = iter2
Bidirectional：逐元素向前/向后	++iter； iter++；
Random Access	Bidirectional Iterator所有能力特征
	iter[n]: 直接访问索引为n的元素
	iter+=n: 向前或向后（n为负数）遍历n个元素
	iter-=n: 先后或向前（n为负数）遍历n个元素
	iter+n（n+iter）: 返回当前位置后面第n个元素的iterator位置
	iter-n: 返回当前位置前面第n个元素的iterator位置
	iter1-iter2: 返回iter1和iter2之间的距离(distance)
	iter1<iter2: 判断iter1是否在iter2之前
	iter1>iter2: 判断iter1是否在iter2之后
	iter1<=iter2: 判断iter1是否不再iter2之后
	iter1>=iter2: 判断iter1是否不再iter2之前

Forward Iterator与Input和Output的区别

1. Output Iterator写入数据时，不检查是否已到达结尾；
2. Forward Iterator必须保证访问元素的有效性；