C++初學者指南-5.標準庫(第一部分)–迭代器 Iterators

• 指向某個位置的對象
• 可能指向一個可讀的內存地址或對象
• 以一種與數據布局無關的方式迭代容器元素
• 也用于指定容器中的位置和范圍（用于插入、刪除等操作）

在接下來的章節中，符號 @name 將被用來表示一個迭代器對象/參數/返回值。請注意，@ 在C++中既不是允許的操作符，也沒有其他意義。

1.默認正向迭代器

可從標準容器中獲取
具有成員函數：

• container.begin() → @第一個元素
• container.end() → @最后一個元素之后

或者用獨立的函數：(C++11)

• std::begin(container) → @第一個元素
• std::end(container) → @最后一個元素之后

迭代器指的是容器中的一個位置：

vector<int> v {1,2,3,4,5,6,7};
auto i = begin(v);  
auto e = end(v); 

執行示例代碼

*i 獲取在位置i處的元素

cout << *i;	prints 1
cout << *(i+2);	prints 3
cout << *e;	未定義行為

結束迭代器僅用作位置指示器，不應該用來訪問元素。

++i	向結束位置前進一步（一個元素位置）
–i	向開始位置后退一步（一個元素位置）
i += 2	向結束位置前進兩步（兩個元素位置）
i -= 3	向開始位置后退三步（三個元素位置）

2.反向迭代器

許多（但不是所有）標準容器中可獲得
使用容器成員函數：

• container.rbegin() → @最后一個元素
• container.rend() → @第一個元素之前

或者用獨立的函數：(C++11)

• std::rbegin(container) → @最后一個元素
• std::rend(container) → @第一個元素之前

反向迭代器指的是容器中的一個位置：

vector<int> v {1,2,3,4,5,6,7};
auto i = rbegin(v);  
auto e = rend(v); 

運行示例代碼

*i 獲取在位置i處的元素

cout << *i;	prints 7
cout << *(i+2);	prints 5
cout << *e;	未定義行為

rend迭代器僅用于作為位置指示器，不應該用來訪問元素。

++i	向開始位置后退一步（一個元素位置）
–i	向結束位置前進一步（一個元素位置）
i += 2	向開始位置后退兩步（兩個元素位置）
i -= 3	向結束位置前進三步（三個元素位置）

ri.base()從反向迭代器返回相應的普通（非反向）迭代器。
反向迭代器 = 正常位置 - 1
正常位置 = 反向迭代器 + 1

vector<int> v {1,2,3};
auto re = rbegin(v);
auto fw = re.base();

注意，當反向迭代器指向元素3的時候，它的普通迭代器的位置是元素3后面的位置即正向迭代器的 end()。

3.基于迭代器的循環

前向方向

• 適用于所有標準序列容器
• 可能存在越界訪問錯誤
• 繁瑣

std::vector<int> v {1, 2, 3, 4, 5, 6};
for (auto i = begin(v); i != end(v); ++i) { cout << *i; }

反向方向

• 適用于所有雙向容器
• 可能存在越界訪問錯誤
• 繁瑣

std::vector<int> v {1, 2, 3, 4, 5, 6};
for (auto i = rbegin(v); i != rend(v); ++i) { cout << *i; }

4.示例：交換相鄰的一對元素

void swap_adjacent_pairs (std::vector<int>& v) {if (v.size() < 2) return;for (auto i=begin(v), j=i+1, e=end(v); j < e; i+=2, j+=2) {std::swap(*i,*j);}
}vector<int> v {1,2,3,4,5,6};
swap_adjacent_pairs(v);

運行示例代碼

5.迭代器范圍

= p和q這對迭代器

范圍末端迭代器 q 指向最后一個元素后面的位置（意思是迭代器范圍對中的末端迭代器只是指示位置，此元素不包含在范圍內）

用于指定元素范圍

• 從容器中刪除元素
  std::vector v {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
  v.erase(begin(v)+3, begin(v)+6);
  
• 向容器中插入元素
• 分配給另一個容器
• 由標準算法處理
• …

6.迭代器范圍中的元素數量

distance(@range_begin, @element_in_range) → 元素在范圍內的個數
函數參考

#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>  // std::distance
std::vector<int> v {0,1,2,3,4,5,6,7,8};
// size of subrange (as shown in image)
auto n = distance(begin(v)+2, begin(v)+7);  // int n = 5
// size of entire container
auto m = distance(begin(v), end(v));        // int m = 9
std::vector<int> w {4,5,1,9,8};
// get index of smallest element in w:
auto argmin = distance(begin(w), min_element(begin(w),end(w)) );  
// int argmin = 2

運行示例代碼

避免在像 std::list 這樣的非隨機訪問容器中使用迭代器的距離，因為運行時間將與輸入范圍的大小成正比！

7. 總結：迭代器

指向容器/內存中的位置：

不要對end()位置用解引用符 * 訪問！
僅僅把end()當成特殊位置

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查看 C++ 反向迭代器的另一種方式

附上原文鏈接
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