C++迭代器介绍（iterator、const_iterator、reverse_interator、const_reverse_interator）

概念：C++的一种机制，用来遍历标准模板库容器中的元素，是一种"智能"指针

一、迭代器的特点

• 迭代器是一种智能指针，具有遍历复杂数据结构的能力
• 不同的容器有不一样的内部结构，因此会有一样的迭代器类型
• 迭代器定义后，并不属于某一实例容器对象，只要是属于该迭代器类型的容器类型都可用

迭代器的分类

C++的STL定义了5种迭代器

• 输入迭代器：提供了对其指向元素的只读操作以及前++和后++操作符
• 输出迭代器：提供了对其指向元素的写操作和++操作符
• 向前迭代器：具有++操作符
• 双向迭代器：既具有++操作符也具有--操作符
• 随机访问迭代器：是一般的迭代器，既可以随机的实现跳跃跳动，也可以通过指针算术运算来实现跳跃移动
  

二、迭代器的使用

1.原理：迭代器定义之后，可指向指定类型容器内的元素，从而达到访问容器内元素的能力

2.用法

• 关键字interator代表声明一个迭代器，前面需要指明类型
• 迭代器指向容器的某一位置
• 通过*解引用获取元素的引用(注：*得到的是元素的引用)。也可用->得到该元素的成员(下面代码会介绍)

string s= "HelloWorld";
string::iterator i; //一个string类型的迭代器
for (i = s.begin(); i != s.end(); i++)
{
  cout << *i;
}

3.解引用和成员访问

注意：访问成员时，要对迭代器加上()，否则产生的意义不同

(*item).empty(); //正确用法
*item.empty; //错误用法

 上面代码中：第一行是解引用迭代器。而第二种是试图访问item中的empty成员，但是item是个迭代器，显示是错误的

三、interator、const_iterator 

1.迭代器的核心关键字

属于容器的内部成员，通过作用域限定符::访问

2.分类

• interator：当我们需要对容器元素进行修改、删除等操作时或者对象是非常量时使用
• const_iterator：当我们只是遍历容器元素，而不更改容器元素时或者对象是常量时使用

注意：上面所说的常量是指常量容器，而不是容器内的元素为常量

3.两者的选择

建议：如果我们只是简单的遍历容器元素或者对象是常量时，一般使用const_iterator比较合适

4.C++11标准：cbegin()、cend()

C++11引进了两个新函数，分别为cbegin()、cend()，其两者的功能类似于begin()、end()

C++11标准之前，iterator与const_iterator都使用begin()、end()两个辅助函数遍历容器。

C++11标准之后，const_iterator既可以使用可以使用begin()、end()，也可以使用cbegin()、cend()。但是iterator还是只能使用begin()、end()

vector<int> v;
const vector<int> v2;
auto it1=v.begin(); //v1是vector<int>::iterator类型
auto it2=v2.cbegin();//v2是vector<int>::const_iterator类型

四、reverse_interator、const_reverse_interator

1.概念

标准模板库容器的逆序迭代器

功能与interator、const_iterator均相同，但是用法不一样

2.两者区别

• reverse_interator：与interator相同，改变容器内部元素时使用。只能使用rbegin()、rend()
• const_reverse_interator：与const_iterator相同，只是单纯遍历容器内部元素时使用。能使用rbegin()、rend()、crbegin()、crend()

3.用法

用法的原理与interator、const_iterator是相同的

但是rbegin()、rend()分别指向容器元素的最后一个位置与第一个元素的前一个位置

//for循环打印的是3、2、1
 
vector<int> v;
vector<int>::const_reverse_iterator iter;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
for (iter = v.rbegin(); iter != v.rend(); iter++)
    printf("%d\t", *iter);

五、begin()、end()、cbegin()、cend()

4者都是容器的成员函数

cbegin()与cend()与begin()和end()原理相同，下面只介绍begin()与end()

1.概念：begin()、end()代表容器的特殊位置，分别为元素的第一个位置与最后一个元素的下一个位置

下面比如是vector的一个模型，则begin()、end()分别代表一下位置

2.为什么要这样设计？

• begin()：我们在遍历容器的元素的时候，一般要获取该元素的首元素，因此设计bengin()
• end()：当我们用迭代器遍历容器的时候，一般需要结束条件(如遍历到最后一个元素)，但是遍历到最后一个元素时又不能舍弃它，因此将最后一个元素的下一位置作为结束标志

六、rbegin()、rend()、crbegin()、crend()

这四者的原理与begin()、end()、cbegin()、cend()是相同的，也都是容器的成员函数

但是rbegin()、rend()分别代表最后一个元素与第一个元素的前一个位置

七、迭代器的运算

说明：迭代器的运算符一般都是对迭代器所指元素的位置进行比较，返回的是比较结果或者改变迭代器的位置

迭代器没有+运算

例如有迭代器iter，iter1,iter2

*iter 返回迭代器所指元素的引用
iter->data 代表当前所指位置处元素的的指针，可以访问其函数或成员，等价于(*iter).data
++iter 令迭代器指向容器的下一个元素
--iter 令迭代器指向容器的前一个元素
iter1==iter2 判断两个迭代器的位置是否相同
iter1！=iter2 同上
>、>=、<、<= 同上

iter + n 改变迭代器的位置
iter - n 同上
iter +=n 同上
iter -=n 同上
iter1 - iter2 两个迭代器相减，返回它们之间的距离

实例：遍历vector中的元素，如果遇到空白，停止遍历 

vector<string> v = {"Hello","fwe",""};
vector<string>::iterator iter;
for (iter = v.begin(); iter != v.end() && !iter->empty(); ++iter)
{
  cout << *iter<<"\t";
}

八、一些代码事例

将string中的第一个字符改为大写

string s = "helloWorld";
string::iterator it;
if (s.begin() != s.end())//先判断s不为空
{
  it = s.begin();
  *it = toupper(*it);
}

使用容器元素的函数

(*item).empty(); //判断是否为空
(*item).size(); //得到大小

得到中间元素的迭代器

auto mid=v.begin()+vi.size()/2;

折半查找string中的一个元素

string s = "abcdefghj";
char foundChar = 'e';
string::const_iterator l_iter=s.begin();
string::const_iterator r_iter=s.end();
string::const_iterator mid_iter = s.begin() + (r_iter - l_iter) / 2;
while (mid_iter != r_iter && *mid_iter != foundChar)
{
  if (*mid_iter > foundChar)
  {
    r_iter = mid_iter;
  }
  else
  {
    l_iter = mid_iter + 1;
  }
  mid_iter = l_iter + (r_iter - l_iter) / 2;
}
cout << *mid_iter << endl;