C++基础之迭代器

迭代器的分类

插入迭代器(insert iterator)：绑定一个容器上后可以向容器中插入元素；

流迭代器(stream iterator)：绑定在输入输出流中，可以遍历关联的流；

反向迭代器(reverse iterator)：迭代器向后移动，标准库容器中除了forward_list外都有反向迭代器；

移动迭代器(move iterator)：使用该迭代器移动其中元素；

插入迭代器(insert iterator)

back_inserter：创建一个使用push_back的迭代器；

front_inserter：创建一个使用push_front的迭代器；

inserter：创建一个使用insert的迭代器；

注意：只有容器支持push_front的情况下，才能使用front_inserter；只有容器支持push_back的情况下，才能使用back_inserter；

若it是inserter生成的插入迭代器，则*it = val;等价于it = c.insert(it,val);++it;

顾名思义back_inserter始终将元素插入到末尾，front_inserter始终将元素插入到头部。

list<int> lst1 = {1,2,3,4};
list<int> lst2,lst3;

//复制lst1到lst2，每次将lst1中的元素复制插入到lst2的前面
copy(lst1.cbegin(),lst1.cend(),front_inserter(lst2));
//复制lst1到lst3，每次将lst1中的元素复制插入到lst3的前面
copy(lst1.cbegin(),lst1.cend(),inserter(lst3,lst3.begin()));

流迭代器(stream iterator)

虽然iostream类型不是容器，但是标准库定义用于IO类型对象的迭代器。istream_iterator读取输入流，ostream_iterator向输出流写数据。

istream_iterator操作

可以对任何定义了输入运算符(>>运算符)的类型定义istream_iterator。

从标准输入读取数据存入到数组中：

istream_iterator<int> in_iter(cin);//从cin中读取数据
istream_iterator<int> eof;//尾后迭代器
vector<int> vec(in_iter, eof);//将输入的数据存入数组中

使用算法将输入数据求和：

istream_iterator<int> in_sum(cin), eof;//从cin中读取数据,尾后迭代器
cout << accumulate(in_sum, eof, 0) << endl;//将输入的数据存入数组中

istream_iterator允许使用懒惰求值

当我们将istream_iterator绑定到一个流上时，并不保证迭代器立即从流中读取数据；即具体实现中可以推迟从流中读取数据。

标准库保证的是在我们第一次解引用迭代器之前，已经完成从流中读取数据的操作。

ostream_iterator操作

可以对任何定义了输出运算符(<<运算符)的类型定义ostream_iterator。

ostream_iterator<T> out(os);//out将类型为T的值写到输出流os中
ostream_iterator<T> out(os,d);//out将类型为T的值写到输出流os中，每个值后面输出一个C风格的字符串d（一个字符串字面常量或一个指向空字符结尾的字符数组指针）

不允许空的或尾后的ostream_iterator

ostream_iterator<int> out_iter(cout," ");
copy(vec.cbegin(),vec.cend(),out_iter));//输出数组vec中的所有元素，用空格隔开
cout << endl;

反向迭代器(reverse iterator)

反向迭代器(reverse iterator)从容器的尾元素向首元素移动的迭代器，此时递增表示移动到前一个元素，递减表示移动到后一个元素，移动到第一个元素的前一个位置表示结束。

除了forward_list之外的容器都有反向迭代器，可以通过rbegin、rend、crbegin、crend来获得反向迭代器。可以看出，它也有const和非const两个版本。

反向输出数组的所有元素：

vector<int> arr = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
for(auto riter = arr.crbegin();riter != arr.crend();++riter)
    cout << *riter << endl;

降序排序的另一种写法：

sort(vec.rbegin(),vec.rend());

注意流迭代器不支持递减运算，因为不能在一个流中反向移动。

反向迭代器转换为普通的迭代器

string line = "FIRST,MIDDLE,LAST";
auto pos = find(line.crbegin(), line.crend(), ',');//找到最后一个单词
cout << string(line.crbegin(), pos) << endl;//输出TSAL
cout << string(pos.base(), line.cend()) << endl;//输出LAST

上面通过调用reverse_iterator的base成员函数来完成反向迭代器向普通的迭代器的转换。

注意这两者的转换，关键在于[line.crbegin(), pos)和[pos.base(), line.cend())指向line中相同的元素范围，为了实现这个pos和pos.base()必须指向相邻位置而不是相同位置。

移动迭代器(move iterator)

泛型算法对应的5中迭代器操作

输入迭代器　　　　只读，不写；单遍扫描，只能递增

输出迭代器　　　　只读，不写；单遍扫描，只能递增

向前迭代器　　　　可读写；多遍扫描，只能递增

双向迭代器　　　　可读写；多遍扫描，可递增递减

随机访问迭代器　　可读写；多遍扫描，支持迭代器所有运算

C++标准指明了泛型和数值算法的每个迭代器参数的最小类别。

例如find算法要求对序列一遍扫描，对元素只读操作，因此至少需要输入迭代器；replace函数需要一对迭代器，至少是向前迭代器；replace_copy的前两个迭代器至少是向前迭代器，第三个迭代器表示目前位置，必须至少是输出迭代器。

输入迭代器(input iterator)要支持：

它只用于顺序访问，对于输入迭代器，*it++保证有效，但是，递增他可能导致其他指向流的迭代器失效，因此只能用于单遍扫描算法，例如find和accumulate。

1. 比较两个迭代器的相等和不相等(==、!=)
2. 迭代器的前置和后置递增运算(++)
3. 读取元素的解引用运算(*)
4. 箭头运算符(->)等价于解引用

输出迭代器(output iterator)要支持：

只能向输出迭代器赋值一次，且它只能用于单遍扫描算法，用作目的位置的迭代器通常是输出迭代器。例如copy的第三个迭代器。

1. 迭代器的前置和后置递增运算(++)
2. 读取元素的解引用运算(*)

向前迭代器(forward iterator)要支持：

可以读写元素，只能在序列中沿一个方向移动，支持所有输入迭代器和输出迭代器的操作，可以多次读写同一个元素；因此可以保存前向迭代器的状态，可以对序列多次扫描。

双向迭代器(bidirectional iterator)要支持：

可以读写元素，只能在序列中正反两个方向移动，支持所有前向迭代器的操作，还支持前置和后置递减运算符。例如reverse要求双向迭代器。

随机访问迭代器(random-access iterator)

提供在常量时间内访问序列中任意元素，支持双向迭代器的所有功能。

1. 比较两个迭代器相对位置的关系运算符(<、>、==、!=、...)
2. 迭代器和整数的加减运算符(++、——、+=、—=)
3. 两个迭代器减法运算
4. 下标运算符，和*等价