C++. Сборник рецептов

 // на последний элемент, a rend возвращает reverse_iterator, указывающий
 // на один-перед-первым.
 for (list<string>::reverse_iterator p = lstStr.rbegin;
 p != lstStr.rend; ++p) {
 cout << *p << endl;
 }
 // Перебор диапазона элементов
 string arrStr[ARRAY_SIZE] = {"My", "cup", "cup", "runneth", "over"};
 for (string* p = &arrStr[0];
 p != &arrStr[ARRAY_SIZE]; ++p) {
 cout << *p << endl;
 }
 // Использование стандартных алгоритмов со стандартной последовательностью
 list<string> lstStrDest;
 unique_copy(&arrStr[0], &arrStr[ARRAY_SIZE],
 back_inserter(lstStrDest));
}

Обсуждение

Итератор — это тип, который используется для ссылки на единственный объект в контейнере. Стандартные контейнеры используют итераторы как основной механизм для доступа к содержащимся в них элементам. Итератор ведет себя как указатель; для доступа к объекту, на который указывает итератор, вы его разыменовываете (с помощью операторов * или – >), а для перевода итератора вперед или назад используется синтаксис, аналогичный арифметике указателей. Однако есть несколько причин, по которым итератор — это не то же самое, что указатель. Однако перед тем, как я покажу их, давайте рассмотрим основы использования итераторов.

Использование итераторов

Итератор объявляется с помощью типа, элементы которого с его помощью будут перебираться. Например, в примере 7.1 используется list<string>, так что итератор объявляется вот так.

list<string>::iterator p = lstStr.begin;

Если вы не работали со стандартными контейнерами, то часть этого объявления ::iterator может выглядеть несколько необычно. Это вложенный в шаблон класса list typedef, предназначенный именно для этой цели — чтобы пользователи контейнера могли создать итератор для данного конкретного экземпляра шаблона. Это стандартное соглашение, которому следуют все стандартные контейнеры. Например, можно объявить итератор для list<int> или для set<MyClass>, как здесь.

list<int>::iterator p1;
set<MyClass>::iterator p2;

Возвращаясь обратно к нашему примеру, итератор о инициализируется первым элементом последовательности, который возвращается методом begin. Чтобы перейти к следующему элементу, используется operator++. Можно использовать как префиксный инкремент так и постфиксный инкремент (p++), аналогично указателям на элементы массивов, но префиксный инкремент не создает временного значения, так что он более эффективен и является предпочтительным. Постфиксный инкремент (p++) должен создавать временную переменную, так как он возвращает значение p до его инкрементирования. Однако он не может инкрементировать значение после того, как вернет его, так что он вынужден делать копию текущего значения, инкрементировать текущее значение, а затем возвращать временное значение. Создание таких временных переменных с течением времени требует все больших и больших затрат, так что если вам не требуется именно постфиксное поведение, используйте префиксный инкремент.

Как только будет достигнут элемент end, переход на следующий элемент следует прекратить. Или, строго говоря, когда будет достигнут элемент, следующий за end. В отношении стандартных контейнеров принято некое мистическое значение, которое представляет элемент, идущий сразу за последним элементом последовательности, и именно оно возвращается методом end. Этот подход работает в цикле for, как в этом примере:

for (list<string>::iterator p = lstStr.begin;
 p != lstStr.end; ++p) {
 cout << *p << endl;
}

Как только p станет равен end, p больше не может увеличиваться. Если контейнер пуст, то begin == end равно true, и тело цикла никогда не выполнится. (Однако для проверки пустоты контейнера следует использовать метод empty, а не сравнивать begin и end или использовать выражение вида size == 0.)

Это простое объяснение функциональности итераторов, но это не все. Во-первых, как только что было сказано, итератор работает как rvalue или lvalue, что означает, что его разыменованное значение можно присваивать другим переменным, а можно присвоить новое значение ему. Для того чтобы заменить все элементы в списке строк, можно написать нечто подобное следующему

for (list<string>::iterator p = lstStr.begin;
 p != lstStr.end; ++p) {
 *p = "mustard";
}

Так как *p ссылается на объект типа string, для присвоения элементу контейнера новой строки используется выражение string::operator=(const char*). Но что, если lstStr — это объект типа const? В этом случае iterator не работает, так как его разыменовывание дает не-const объект. Здесь требуется использовать const_iterator, который возвращает только rvalue. Представьте, что вы решили написать простую функцию для печати содержимого контейнера. Естественно, что передавать контейнер следует как const– ссылку.

template<typename T>
void printElements(const T& cont) {
 for(T::const_iterator p = cont.begin;
 p ! = cont.end; ++p) {
 cout << *p << endl;
 }
}

В этой ситуации следует использовать именно const, a const_iterator позволит компилятору не дать вам изменить *p.

Время от времени вам также может потребоваться перебирать элементы контейнера в обратном порядке. Это можно сделать с помощью обычного iterator, но также имеется reverse_iterator, который предназначен специально для этой задачи. reverse_iterator ведет себя точно так же, как и обычный iterator, за исключением того, что его инкремент и декремент работают противоположно обычному iterator и вместо использования методов begin и end контейнера с ним используются методы rbegin и rend, которые возвращают reverse_iterator. reverse_iterator позволяет просматривать последовательность в обратном порядке. Например, вместо инициализации reverse_iterator с помощью begin он инициализируется с помощью rbegin, который возвращает reverse_iterator, указывающий на последний элемент последовательности. operator++ перемещает его назад — по направлению к началу последовательности, rend возвращает reverse_iterator, который указывает на элемент, находящийся перед первым элементом. Вот как это выглядит.

for (list<string>::reverse_iterator p = lstStr.rbegin;
 p != lstStr.rend; ++p) {
 cout << *p << endl;
}

Но может возникнуть ситуация, когда использовать reverse_iterator невозможно. В этом случае используйте обычный iterator, как здесь.

for (list<string>::iterator p = --lstStr.end;
 p != --lstStr.begin; --p) {
 cout << *p << endl;
}

Наконец, если вы знаете, на сколько элементов вперед или назад следует выполнить перебор, используйте вычисление значения, на которое следует перевести итератор. Например, чтобы перейти в середину списка, сделайте вот так.

size_t i = lstStr.size;
list<string>::iterator p = begin;
p += i/2; // Переход к середине последовательности

Но помните: в зависимости от типа используемого контейнера эта операция может иметь как постоянную, так и линейную сложность. При использовании контейнеров, которые хранят элементы последовательно, таких как vector или deque, iterator может перейти на любое вычисленное значение за постоянное время. Но при использовании контейнера на основе узлов, такого как list, такая операция произвольного доступа недоступна. Вместо этого приходится перебирать все элементы, пока не будет найден нужный. Это очень дорого. Именно поэтому выбор контейнера, используемого в каждой конкретной ситуации, определяется требованиями к перебору элементов контейнера и их поиска в нем. (За более подробной информацией о работе стандартных контейнеров обратитесь к главе 6.)