Итераторы в C++: введение
Всем привет! Изучая контейнеры STL мы использовали новый вид переменных — итераторы. Так давайте узнаем, зачем ими пользуются?
Что такое итератор
Итератор — это такая структура данных, которая используется для обращения к определенному элементу в контейнерах STL. Обычно из используют с контейнерамиset, list , а у вектора для этого применяют индексы.
Кстати по мере того, как мы будем изучать итераторы, вам все больше будет казаться, что итераторы и есть указатели (это мы разберем ниже).
Как создать итератор
Для создания итератора мы должны с самого начала программы подключить библиотеку <iterator>.
|
1 |
#include <iterator> |
Далее для его создании нам потребуется использовать вот эту схему:
|
1 |
<контейнер> <его тип> :: iterator <имя итератора>; |
<контейнер>— указываем требуемый контейнер, на который и будет ссылаться итератор. Напримерmap,vector,list.<его тип>— указываем тип контейнера.
Вам нужно помнить! Если вы создали итератор и случайно ввели не тот тип данных, который указали при создании контейнера, то ваша программа будет работать неправильно и вообще может сломается.
Методы начала и конца контейнеров
У каждого контейнера имеются два метода, которые, как указатели передают итератору начало или конец контейнера — begin() и end().
- Метод
begin()отправит итератор на начала контейнера. - А метод
end()отправит на конец. А если точнее, то на одну ячейку больше последней. Если мы попытаемся вывести эту ячейку у нас появятся проблемы с компилятором 🙂 .
Их мы можем использовать даже без подключения библиотеки
<iterator>, что очень удобно.
Также при инициализации итератора мы можем с самого начала написать, куда он будет указывать:
|
1 2 3 |
vector <int> i_am_vector; vector <int> :: iterator it = i_am_vector.begin(); |
Итератор на vector
Для итератора на vector вы можете:
- Выполнять операцию разыменования (обращаться к значению элемента на которое указывает итератор), как мы это делали с указателем.
|
1 |
int x = *it; |
- Использовать инкремент (
it++, ++it) и декремент (it--, --it). - Применять арифметические операции. Так например мы можем сместить итератор на пять ячеек в право, вот так:
|
1 |
it += 5; |
- Сравнивать на равенства.
|
1 |
if (it == it2) { ... |
- Передать переменной разницу итераторов.
|
1 |
int x = it - it2; |
Но о использовании арифметических и сравнительных операциях (>, <, ==) с двумя итераторами, вам нужно кое что знать.
Использовать выше сказанные операции можно только с идентичными итераторами, которые указывают на одинаковый контейнер и тип.
Есть исключение из правил — если вы создадите два одинаковых итератора на
mapто при сравнивании они не будут одинаковы.
Например, если мы создали два итератора на один и тот же контейнер, но указали для них разный тип данных и решили использовать выше сказанные операции — то компилятор начнет ругаться.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
vector <int> vector_first; vector <double> vector_second; vector <int> :: iterator it = vector_first.begin(); vector <double> :: iterator it2 = vector_second.begin(); if (it == it2) { // ошибка! cout << "it == it2"; } |
Итератор на list, set, map
Для итераторов на list,set,map немного урезан функционал. Так вы не можете:
- Использовать арифметические операции.
|
1 2 3 4 |
it += 5; // it *= 2; // it /= 3; // ошибка it -= 5; // |
- Применять операции сравнения (
>и<):
|
1 2 3 |
if (it > it_second) { ... // // ошибка if (it < it_second) { ... // |
Все остальное можно использовать:
- Применять инкремент и декремент.
|
1 2 |
it--; // все it++; // нормально! |
- Использовать операцию разыменования.
|
1 2 |
cout << *it; *it += 5; |
- Сравнивать два итератора на равенство и неравенства:
|
1 2 3 |
if (it == it_second) { ... // // правильно if (it != it_second) { ... // |
Кстати использовать арифметические операции, чтобы увеличить итератор на один, как это делает инкремент — нельзя.
Но вы можете сказать: «Так что мы можем двигать итератор только на один элемент? Это же неудобно!». Да было бы совсем не гибко со стороны C++ делать вот такое, но они позаботились и создали функцию — advanсe(), она заменяет операции увеличения и уменьшения над итераторами.
Вот как она работает:
|
1 |
advance(<итератор>, <значение>); |
<итератор>— сюда мы должны указать итератор, который и нужно изменить.<значение>— тут мы должны вписать число на которое должны увеличить или уменьшить итератор.
Если мы увеличиваем итератор, то используем оператор + к числу. Но можно и просто записать число без оператора +.
Если же нужно уменьшить итератор, то мы добавляем оператор -.
|
1 |
advanсe(it, 5); // сместили на 5 ячеек |
Как работают итераторы
Чтобы понять, как работают итераторы, давайте разберем их использование на практике. В примере ниже с помощью итератора мы выводим содержимое вектора на экран:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
#include <iostream> #include <iterator> #include <vector> using namespace std; int main() { setlocale(0, ""); vector name_vector; name_vector.push_back(3); name_vector.push_back(4); name_vector.push_back(6); vector <int> :: iterator it; for (it = name_vector.end() - 1; it >= name_vector.begin(); it--) { cout << *it << " "; } system("pause"); return 0; } |
- В строке 10: создали вектор
name_vector. - Дальше в последующих трех строках занимаемся его заполнением.
- В строке 16: создали итератор под именем
it. - В цикле for мы написали, что итератор указывает на последнюю ячейку вектора. С помощью вот такой не замысловатой конструкции :
|
1 |
it = name_vector.end() - 1; |
Выше мы говорили, что метод
end()указывает на одну ячейку больше последней. Поэтому, чтобы обратится к последнему элементу в векторе нам понадобилось отнять 1.
- Используя операцию разыменования, в теле цикла, мы вывели все элементы.
|
1 |
cout << *it; |
Вы наверняка заметили, что мы выводим элементы задом наперед:
Важно знать! Если мы захотели выполнить операцию разыменования для ячейки, у которой индекс больше итератора на 5, то это сделать нужно именно так:
|
1 |
cout << *(it + 5); |
А не вот так;
|
1 |
cout << *it + 5; |
Если мы сделаем так, то мы выведем сумму ячейки на которую указывает итератор и пяти. А хотели же прибавить к итератору пять и применить операцию разыменования.
Все потому что, операция разыменования * происходит быстрее, чем операция присваивание. У этих операций совсем разный приоритет использования. У этой * больше, а у этой + меньше.
Итератор это не указатель
Сейчас после всего узнанного многие могут подумать, что итераторы это и есть указатели. Так как очень много общего между ними.
- Итератор, как и указатель указывает на какую-то ячейку, а в указателе может храниться адрес ячейки динамического массива.
- Чтобы обратится к значению ячейки мы применяем операцию разыменования.
Да итератор это усовершенствованная версия указателя, которая только работает с контейнерами. В некоторых языках указатель называют итератором, но это не значит, что он и есть указатель в C++.
Чтобы удостовериться в том, что итератор это не указатель давайте проверим это в программе ниже.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
vector i_am_vector; vector <int> :: iterator it; int c = 10; int *ykaz = &c; it = ykaz; // ошибка! cout << *it; |
Как видим, если итератор был бы указателем он стал бы равен адресу указателя. И смог бы еще вывести этот адрес на экран. А вместо этого мы только словили две ошибки от компилятора.
Мы надеемся, что вы смогли узнать информацию, которая вас интересовала. Если у вас есть вопрос, который мы не обсудили в статье, то можете его написать в комментарии. Удачи!
«мы выводим элементы задам наперед:». Тут ошибка: задом. Спасибо за статью.
Спасибо!
Очень много опечаток! Изменение итератора — это на advanse и, тем более, не advense, а advance!
Спасибо!
Посмотрите. Вот этот пример не работает:
#include
#include
#include
using namespace std;
int main() {
setlocale(0, «»);
vector name_vector;
name_vector.push_back(3);
name_vector.push_back(4);
name_vector.push_back(6);
vector :: iterator it;
for (it = name_vector.end() — 1; it >= name_vector.begin(); it—) {
cout << *it << " ";
}
system("pause");
return 0;
}
И проблема не в отсутствии в объявлении вектора.
Также при инициализации итератора мы можем с самого начала написать, куда он будет указывать:
vector i_am_vector;
vector :: iterator = i_am_vector.begin();
А где имя итератора?
Добавил, it.