При использовании контейнеров, допускающих произвольный доступ, для доступа к элементам использования
operator[]
с индексной переменной следует предпочитать
iterator
. Это особенно важно при написании обобщенного алгоритма в виде шаблона функции, так как не все контейнеры поддерживают
iterator
с произвольным доступом.
С итератором можно делает еще много чего, но не с любым
iterator
.
iterator
может принадлежать к одной из пяти категорий, обладающих разной степенью функциональности. Однако они не так просты, как иерархия классов, так что именно это я далее и опишу.
Категории итераторов
Итераторы, предоставляемые
различными типами контейнеров, не обязательно все умеют делать одно и то же. Например,
vector<T>::iterator
позволяет использовать для перехода на некоторое количество элементов вперед
operator+=
, в то время как
list<T>::iterator
не позволяет. Разница между этими двумя типами итераторов определяется их категорией.
Категории итераторов — это, по сути, интерфейс (не технически; для реализации категорий итераторов абстрактные базовые классы не используются). Имеется пять категорий, и каждая предлагает увеличение возможностей. Вот как они выглядят — от наименее до наиболее функциональной.
Input iterator (Итератор ввода)
Итератор ввода поддерживает переход вперед с помощью
p++
или
++p
и разыменовывание с помощью
*p
. При его разыменовывании возвращается
rvalue
,
iterator
ввода используется для таких вещей, как потоки, где разыменовывание итератора ввода означает извлечение очередного элемента из потока, что позволяет прочесть только один конкретный элемент.
Output iterator (Итератор вывода)
Итератор вывода поддерживает переход вперед с помощью
p++
или
++p
и разыменовывание с помощью
*p
. От итератора ввода он отличается тем, что из него невозможно читать, а можно только записывать в него — по одному элементу за раз. Также, в отличие от итератора ввода, он возвращает не
rvalue
, a
lvalue,
так что в него можно записывать значение, а извлекать из него — нельзя.
Forward iterator (Однонаправленный итератор)
Однонаправленный итератор объединяет функциональность итераторов ввода и вывода: он поддерживает
++p
и
p++
, а
*p
может рассматриваться как
rvalue
или
lvalue
. Однонаправленный итератор можно использовать везде, где требуется итератор ввода или вывода, используя то преимущество, что читать из него и записывать в него после его разыменовывания можно без ограничений
Bidirectional iterator (Двунаправленный итератор)
Как следует из его названия, двунаправленный
iterator
может перемещаться как вперед, так и назад. Это однонаправленный
Итератор произвольного доступа делает все, что делает двунаправленный
iterator
, но также поддерживает операции, аналогичные операциям с указателями.. Для доступа к элементу, расположенному в позиции n после
p
последовательности, можно использовать
p[n]
, можно складывать его значение или вычитать из него с помощью
+
,
+=
,
–
или
– =
, перемещая его вперед или назад на заданное количество элементов. Также с помощью
<
,
>
,
<=
или
>=
можно сравнивать два итератора
p1
и
p2
, определяя их относительный порядок (при условии, что они оба относятся к одной и той же последовательности).
Или можно представить все в виде диаграммы Венна. Она представлена на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Категории итераторов
Большая часть стандартных контейнеров поддерживает как минимум двунаправленный
iterator
, некоторые (
vector
и
deque
) предоставляют
iterator
произвольного доступа. Категория итератора, поддерживаемая контейнером, определяется стандартом.
В большинстве случае вы будете использовать
iterator
для простейших задач: поиск элемента и его удаление или что-либо подобное. Для этой цели требуется только однонаправленный
iterator
, который доступен для всех контейнеров. Но когда потребуется написать нетривиальный алгоритм или использовать алгоритм из стандартной библиотеки, часто потребуется нечто большее, чем простой однонаправленный
iterator
. Но как определить, что вам требуется? Здесь на сцену выходят категории итераторов.
Различные категории итераторов позволяют стандартным (и нестандартным) алгоритмам указать диапазон требуемой функциональности. Обычно стандартные алгоритмы работают с диапазонами, указываемыми с помощью итераторов, а не с целыми контейнерами. Объявление стандартного алгоритма говорит, какую категорию
iterator
он ожидает». Например,
std::sort
требует итераторов произвольного доступа, так как ему требуется за постоянное время ссылаться на несмежные элементы. Таким образом, объявление
По имени типа итератора можно определить, что он ожидает итератор произвольного доступа. Если попробовать откомпилировать
sort
для категории итератора, отличной от произвольного доступа, то она завершится ошибкой, так как младшие категории
iterator
не реализуют операций, аналогичных арифметике с указателями.
Категория итератора, предоставляемая определенным контейнером и требуемая определенным стандартным алгоритмом, — это то, что определяет, какой алгоритм с каким контейнером может работать. Многие из стандартных алгоритмов описаны далее в этой главе. Таблица 7.1 показывает сокращения, используемые в остальной части главы для указания типов итераторов, принимаемых алгоритмами в качестве аргументов.
Этот рецепт описывал итераторы, как они используются для контейнеров. Но шаблон итераторов используется не только для контейнеров, и, таким образом, имеются другие типы итераторов. Имеются потоковые итераторы, итераторы буферов потоков и итераторы хранения в необработанном виде, но они здесь не описываются.
Смотри также
Глава 6.
7.2. Удаление объектов из контейнера
Проблема
Требуется удалить объекты из контейнера.
Решение
Для удаления одного или диапазона элементов используйте метод контейнера erase или один из стандартных алгоритмов. Пример 7.2 показывает пару различных способов удаления элементов из последовательностей.