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C++ 头文件系列(iterator)
2017-02-08 08:16:39 】 浏览:1375
Tags:文件 系列 iterator

该头文件围绕迭代器展开,定义了一系列与迭代器有关的概念,但最最最重要的一点就是----它和其它容器一起实现了C++容器的Iterator设计模式



上述文字摘自C++14标准草案,简而言之,迭代器就是对指针的一层封装,提供了统一的接口


使用迭代器有很多好处:


详细请见设计模式。


迭代器主要有5类([iterator-class]代指该类迭代器支持的操作集):



这里有两点需要特别说明:


不难看出,这几类迭代器有如下关系:



因为迭代器实际上是指针的抽象,很多功能概念都是从指针身上“扒”下来的,所以它的语义跟指针是一致的


这意味着什么呢? 这意味着可以传入指针作为迭代器, 因为指针上的操作集(递增、递减、算数运算等)是迭代器的超集,模版定义对迭代器所做出的操作要求放在指针上完全适用。


这在操纵内置数组的时候,可以省去不少麻烦(不用再去敲多余的代码来生成iterators):


标准库提供了以下4个方面的设施来帮助用户使用iterator。


“traits”是特性的意思,所以“iterator_traits”是迭代器特性的意思。 从代码角度看,这里的traits就是types,因为这个类只包含了五个类型定义:


因为algorithm在C++是单独的一块,是iterator将容器与算法沟通在一起。 也就是说,标准库的算法只是通过迭代器来进行数据操作。 必然而然的,一些操作需要有对应的类型: 1) 例如,应用distance库函数计算迭代器的距离,应该返回“距离”类型的值。 2) 例如,获取迭代器指向的对象,应该返回“对象值”类型的对象。 等等...


所以,标准库的算法需要我们定义这些类型,好让它在应用算法的时候使用正确的类型。


需要注意的是,当迭代器为output iterators时,上面的4个类型可能被定义为void(可能对于output iterator来说,这四个类型都没有多大意义,它支持的操作非常有限)。



上面这个iterator_traits类取自某个库的iterator实现,可以看到,默认的iterator_traits模版内的类型定义都取自迭代器中相应的类型,即_Iter迭代器类。 所以我们在定义自己的迭代器的时候,如果定义了这些类,就不用再显示实例化iterator_traits模版了,它能自动提取出这些类型。


这时候就轮到我们的iterator类来大显身手啦! 用户只要继承这个base class并指定两个参数,就可以获得剩余的三个类型定义,因为它的定义是这样的:



对应迭代器类别,这里也有5类标签(tag),名称为XXX_tag,XXX对应迭代器名称。


这个标签的作用主要是实现标签派发功能,提供迭代器类型信息,从而让C++库算法可以选择合适的、高效的操作来完成算法(可参见下一小节)。


头文件还提供了一些方便的操纵迭代器的函数供用户使用:


对于不同类型的迭代器,上述四个函数采用不同的方法进行计算,例如:


标准库包含了三种迭代器适配器:



这些都是全局模版函数,利用类型推导帮助用户构造上述的三种迭代器适配器。


输入输出一直是语言非常重要的部分,对于C++迭代器来说,操纵流(stream)中数据的输入输出的重要性毋庸置疑。 Stream Iterator则是针对stream的一套迭代器,包括istream,ostream,istreambuf 和 ostreambuf。


以下两种是input iterator:


以下两种是output iterator:


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