一步一步認識C STL中的迭代器

一步一步認識c++stl中的迭代器「指標

」對所有

c/c++

的程式設計師來說，一點都不陌生。在接觸到

c語言中的

malloc

函式和c++

中的new

函式後，我們也知道這兩個函式返回的都是乙個指標，該指標指向我們所申請的乙個「堆

」。提到「堆

」，就不得不想到「棧

」，從c/c++

程式設計的角度思考，「堆

」和「棧

」最大的區別是「棧

」由系統自動分配並且自動**，而「堆

」則是由程式設計師手動申請，並且顯示釋放。如果程式設計師不顯示釋放「堆

」，便會造成記憶體洩漏，記憶體洩漏的危害大家知道，嚴重時會導致系統崩潰。

既然「指標」的使用者一不小心就可能導致記憶體洩漏，那麼我們如何能夠使得指標的使用變得更安全呢？從c++物件導向的角度分析，我們有沒有可能將「指標」封裝起來，使得使用者不直接接觸指標，而使用乙個封裝後的物件來替代指標的操作呢？

答案是顯然的，「智慧型指標」(smart pointer)正解決這類問題，尤其是在防止記憶體洩漏方面做得非常突出。c++標準庫std中提供了一種「智慧型指標類」名為"auto_ptr"，先看下面的**：

void f()

正如上面的**所示，如果在兩條語句中間發生異常，會導致指標p所指的那塊記憶體洩漏，因為在執行delete之前發生異常，就不會自動釋放堆。然而，如果使用auto_ptr物件代替常規指標，將會自動釋放記憶體，因為編譯器能夠保證提前執行其析構函式。這樣，我們就可以將上述**改為：

#include//auto_ptr的標頭檔案
void f()

通過以上的分析，我們便對智慧型指標有了一定的了解。迭代器iterator就是一種智慧型指標，它對原始指標進行了封裝，並且提供一些等價於原始指標的操作，做到既方便又安全。

一提到stl，必須要馬上想到其主要的6個組成部件，分別是：容器、演算法、迭代器、仿函式、介面卡和空間分配器，本文主要介紹迭代器。迭代器是連線容器和演算法的一種重要橋梁。為什麼呢？我們舉個例子來說明原因。

#include#include//用到find函式
#includeusing namespace std;
int main()
if(vec.end()!=find(vec.begin(),vec.end(),7))
;class a1:public a{};//類a1繼承a
class b{};
void print(a)//只需指定引數型別
;//輸入迭代器
struct output_iterator_tag{};//輸出迭代器
struct forward_iterator_tag:public input_iterator_tag{};//前向迭代器
struct bidirectional_iterator_tag:public forward_iterator_tag{};//雙向迭代器
struct random_access_iterator_tag:public bidirectional_iterator_tag{};//隨機訪問迭代器
//std::iterator,標準迭代器的類模板
templatestruct iterator//迭代器包含五個常用屬性
;//定義iterator_traits，用於提取迭代器的屬性,該類的物件不應該讓使用者看到
templatestruct iterator_traits
;//針對原始指標的偏特化版本
templatestruct iterator_traits;
//針對指向常用的原始指標設計的偏特化版本
templatestruct iterator_traits;
//定義兩個迭代器的差值型別的函式distance_type
templateinline typename iterator_traits::difference_type *
distance_type(const iterator&)
//獲取迭代器的value_type函式
templateinline typename iterator_traits::value_type *
value_type(const iterator&)
//求兩個一般迭代器之間的距離的函式_distance,供distance函式分類呼叫
templateinline typename iterator_traits::difference_type
_distance(inputiterator first,inputiterator last,input_iterator_tag)
return n;
}//求兩個隨機訪問迭代器之間的距離的函式_distance，供distance函式分類呼叫
templateinline typename iterator_traits::difference_type
_distance(randomaccessiterator first,randomaccessiterator last,
random_access_iterator_tag)
//自適應地呼叫distance函式
templateinline typename iterator_traits::difference_type
distance(inputiterator first,inputiterator last)
/*****下面的函式用於將指標移動n位的方法*/
//一般迭代器求向前移動的方法，與雙向迭代器和隨機反問迭代器不同
templateinline void _advance(inputiterator& i,distance n,input_iterator_tag)
}//針對雙向迭代器移動的方法
templateinline void _advance(bidirectionaliterator &iter,distance n,
bidirectional_iterator_tag)
}	else//當n小於0時，向前移		}
}//定義隨機訪問迭代器移動的方法
templateinline void _advance(randomaccessiterator &iter,distance n,
random_access_iterator_tag)
//自適應的呼叫advance函式
templateinline void advance(inputiterator &iter,distance n)

從上面的**中不難發現，實現乙個迭代器，需要做一下工作：

1.定義5類迭代器的標誌類，該標誌類用於實現函式的區別呼叫（即過載），例如求兩迭代器距離函式distance(iter1,iter2,tag)，移動函式advance(iter,n,tag)。這五個標誌類分別為：input_iterator_tag，output_iterator_tag，forward_iterator_tag，bidirectional_iterator_tag，random_access_iterator_tag。

2.對於每乙個iterator類，都必須包含5個屬性，分別為：iterator_category、value_type、difference_type、pointer、reference。

3.定義乙個迭代器的「屬性榨汁機」iterator_traits，用於獲取iterator的5中屬性值。

4.定義迭代器的操作，分別為：

1）獲取iterator的標誌----->iterator_category(iter)；

2）獲取兩迭代器差值的型別----->distance_type(iter)；

3）獲取迭代器的原始型別--------->value_type(iter)；

4）求兩迭代器的距離---------------->distance(iter1,iter2,tag)；

5）將迭代器移動n位------------------>advance(iter,n,tag)。

[1]《c++ primer中文版第4版》

[2]《stl原始碼剖析侯捷》

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