一、迭代器简介

迭代器是一种遍历容器内元素的数据类型。这种数据类型感觉有点像指针，读者就理解为迭代器是用来指向容器中的某个元素的。

string可以通过[ ](下标)访问string字符串中的字符，vector可以通过[ ]访问vector中的元素。在C++中，很少通过下标访问它们，一般都是才有迭代器来访问。

除了vector容器外，C++标准库中还有几个其它种类的容器。这些容器都可以使用迭代器来遍历其它的元素内容。string其实是字符串，不属于容器，但string也支持用迭代器遍历。

通过迭代器，可以读取容器中的元素值、修改容器中某个迭代器所代表(所指向)的元素值。此外，迭代器可以像指针一样通过++（自加）、--（自减）等运算符从容器中的一个元素移动到另外一个元素。

C++标准库中有很多容器，并为每个容器定义了对应的一种迭代器类型，有很多容器不支持[]下标操作，但是容器都支持迭代器操作。建议在访问容器中的元素时不用下标访问，而是用迭代器来访问容器中的元素。

二、容器的迭代器类型

上面讲过，C++标准为每种容器都定义了对应的迭代器类型。这里就以容器vector为例。

vector <int> myInt1={100,200,300}; //定义一个容器

vector <int> ::iterator iter; //定义迭代器，因为容器是以vector <int> 开头，所以迭代器也必须是以vector <int> 开头

可以把vector <int> ::iterator看成iterator迭代器类型，当用这个类型定义一个变量时，这个变量就是一个迭代器变量。

三、迭代器begin/end、反向迭代器rbegin/rend操作

1、迭代器

每一种容器，如vector，都定义了一个叫begin的成员函数和一个叫end的成员函数。这两个成员函数正好用来返回迭代器类型。

(1)begin返回一个迭代器类型.

int *p = NULL;
int  arrayData[] = {400,500,600};
p = arrayData;      //指针p指向arrayData首地址
cout << *p << endl; //打印p指向arrayData首地址存储的元素vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个容器
vector <int> ::iterator iter;       //定义迭代器，因为容器是以vector <int> 开头，所以迭代器也必须是以vector <int> 开头iter = myInt1.begin();//如果myInt1不为空，则返回myInt1第一个元素，即myInt1[0]里面的内容。类似于iter指针指向myInt1.begin首地址。
cout << *iter << endl;

(2)end返回一个迭代器类型(理解成返回一个迭代器)。

iter = myInt1.end();//end返回的迭代器指向的并不是末端元素，而是末端元素的后面,end返回的内容类似于C语言字符串数组中的'\0'结束符。

(3)如果容器为空，则begin返回的迭代器和end返回的迭代器指向位置相同。

vector <int> myInt2;
vector <int> ::iterator iterBegin;
vector <int> ::iterator iterEnd;
iterBegin = myInt2 .begin();
iterEnd   = myInt2 .end();if(iterBegin == iterEnd)
{cout << "容器为空" << endl;
}

下面用示意图对begin和end在迭代器中的指向进行说明：

end返回的迭代器并不指向容器vector中的任何元素，它仅是起到一个容器内容结束标志作用。如果迭代器从容器的begin位置不断往后偏移，当偏移到end位置，表示已经遍历了容器中的所有元素。

(4)通过迭代器访问容器中的元素

vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个容器
vector <int> ::iterator iter;
for(iter = myInt1.begin();iter != myInt1.end();iter++)
{cout << *iter << " ";
}
cout << endl;

2、反向迭代器

如果想从后面往前面遍历一个容器，用反向迭代器比较方便。反向迭代器使用的成员函数为rbegin和rend。

(1)rbegin返回一个反向迭代器类型，指向容器的最后一个元素。

(2)rend返回一个反向迭代器类型，指向容器的第一个元素的前面位置。

vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个容器vector <int> ::reverse_iterator iter;
for (iter = myInt1.rbegin(); iter != myInt1.rend(); iter++)
{cout << *iter << " ";
}cout << endl;

四、迭代器运算符

1、*iter：返回迭代器iter所指向的引用。必须保证iter迭代器指向有效容器的元素，不能指向无效的end或者rend。

2、++iter(iter++)：迭代器自加。让迭代器指向容器中的下一个元素，但已经指向end后就不能再++，否则系统报错。

3、--iter(iter--)：迭代器自减。让迭代器指向容器中的前一个元素，但已经指向rend后就不能再--，否则系统报错。

4、iter1 == iter2或iter1 != iter2：判断两个迭代器是否相等。两个迭代器指向同一个元素则相等，否则不等。

5、结构体成员引用。

vector <student> vStu;
student mystu;mystu.num = 100;
vStu.push_back(mystu);//把对象mystu复制到vStu容器中，vStu和mystu没有直接关系
mystu.num = 200;//不会改变容器中元素的值，容器中内容是复制进去的vector <student>::iterator iter;
iter = vStu.begin();//指向第一个元素cout << (*iter).num << endl;//100,*iter是一个结构体变量，用"."成员来引用成员。
cout << iter->num << endl;//100，iter想象成一个指针，所以“->”引用成员请注意：一定要确保迭代器指向有效的容器中的元素，否则会导致意想不到的结果。

五、const_iterator常量迭代器

常量迭代器只能从容器中读取元素，不能通过改迭代器修改容器中的元素。const_iterator更像一个常量指针。如下例子可以更改容器里面的元素值：

vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个容器
int data[] = {10,20,30};//定义一个data数组
int i = 0;//定义一个int类型变量vector <int> ::iterator iter;for (iter = myInt1.begin(),i = 0;(i<sizeof(data))&&(iter != myInt1.end()); iter++,i++)//遍历myInt1元素和data数组元素
{*iter = *iter+data[i];//修改myInt1容器的元素值
}for (iter = myInt1.begin(); iter != myInt1.end(); iter++)//遍历myInt1元素
{cout << *iter << " ";//遍历myInt1元素
}
cout << endl;

我们把上面“vector <int> ::iterator iter;”中的iterator迭代器类型改成常量迭代器“const_iterator”，再运行程序，系统报错：“iter不能给常量赋值”，如下图所示：

可以看到，常量迭代器不能修改容器里面元素的值，我们把上面修改容器元素值的for循环屏蔽掉，上面程序正常运行，说明常量迭代器可以遍历不带const的容器。需要注意的是，如果容器是常量容器，则必须用常量迭代器来访问和遍历，否则会报错。

const vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个常量容器
vector <int> ::const_iterator iter;//必须定义一个常量迭代器for (iter = myInt1.begin(); iter != myInt1.end(); iter++)//遍历myInt1元素
{cout << *iter << " ";//遍历myInt1元素
}
cout << endl;

在C++11中引入两个函数，cbegin和cend，无论容器是否是常量容器，cbegin和cend返回的都是常量迭代器const_iterator。

六、迭代器失效

在操作迭代器的过程中（如使用迭代器的for循环体），千万不要在循环体内改变vector对象容量的操作，比如增加、删除vector容器中的元素。如：

for(auto beg = vecvalue.begin(),end = vecvalue.end();beg != end;++beg)
{//在这个循环体内不要改变vecvalue对象的容量
}

对于向容器中添加元素或者从容器中删除元素操作要小心，因为这些操作可能都会使指向容器元素的迭代器（包括指针、引用）失效。

解决的方法：如果在一个使用了迭代器的循环体中插入元素到容器，只插一个元素后就应该立即跳出循环体，不能再继续使用这些迭代器操作容器。如下所示：

for(auto beg = vecvalue.begin(),end = vecvalue.end();beg != end;++beg)
{vecvalue.push_back(123);//push_back函数可能带来内存溢出break;//立刻跳出循环
}

//重新定位迭代器
for(auto beg = vecvalue.begin(),end = vecvalue.end();beg != end;++beg)
{
......
}

下面讲进行一些灾难程序演示：

(1)灾难程序演示1：

vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个容器
auto beg = myInt1.begin();
auto end = myInt1.end();
while(beg != end)
{cout << *beg << endl;
}接着在循环中增加代码，注意while循环体中代码的变化：
vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个容器
auto beg = myInt1.begin();
auto end = myInt1.end();
while(beg != end)
{cout << *beg << endl;myInt1.insert(beg,80);//在begin这个位置插入新元素，可以用insert，插入新元素容量不断加大，begin和end位置可能已经被刷新修改，需要重新定位begin和endbreak;  //插入一个新值则跳出循环++beg;  //程序执行不到这里，没有存在的意义
}

怎么能往容器里面插入数据，且程序安全有序的运行，以下代码是连续插入多条数据的解决方案：

vector <int> myInt1 = { 100,200,300 };  //定义一个容器
auto beg = myInt1.begin();
int count = 0;while (beg != myInt1.end())
{beg = myInt1.insert(beg, count + 50);//在begin位置插入元素count++;if (count > 10){break;}beg++;
}vector <int> ::iterator iter;//定义一个迭代器
for (iter = myInt1.begin(); iter != myInt1.end(); iter++)//迭代器遍历容器的元素并打印
{cout << *iter << " ";
}

(2)灾难程序演示2

vector <int> myInt1 = { 100,200,300,400,500};  //定义一个容器
for (auto iter = myInt1.begin(); iter != myInt1.end();++iter)
{myInt1.erase(iter);
}vector <int> ::iterator iter;//定义一个迭代器
for (iter = myInt1.begin(); iter != myInt1.end(); iter++)//迭代器遍历容器的元素并打印
{cout << *iter << " ";
}

程序崩溃，原因是进行erase(iter)后，iter执向的是下一个元素的位置，导致在iter擦除元素500后，返回的是end的指向位置，但是end的位置不是有效的，所以程序会崩溃。

清除容器的元素，直接用clear直接清空容器的元素，如果用迭代器对容器内的元素一个一个的删除，一个简单直接且有效的方法如下：

vector <int> myInt1 = { 100,200,300,400,500};  //定义一个容器
while (!myInt1.empty())
{auto iter = myInt1.cbegin();myInt1.erase(iter);
}vector <int> ::iterator iter;//定义一个迭代器
for (iter = myInt1.begin(); iter != myInt1.end(); iter++)//迭代器遍历容器的元素并打印
{cout << *iter << " ";
}

七、范例演示

1、迭代器遍历字符串。

string str = "jinxueHou";for (auto iter = str.begin(); iter != str.end(); ++iter)
{cout << *iter;//一个一个字符串输出
}
cout << endl;

2、vector容器常用操作与内存释放。

（1）普通容器释放内存

vector <string> str;//定义一个string类型的容器str.push_back("12345678910");//往容器里面添加字符串
for (int i=0;i<1000000;i++)//一直往容器末尾添加数据
{str.push_back("12345678910");//push_back函数可能带来内存溢出
}cout << "clear前vector的容量为：" << str.capacity() << endl;
str.clear();
cout << "clear后vector的容量为：" << str.capacity() << endl;//先创建一个临时拷贝与原先的vector一致，值得注意的是，此时的拷贝其容量是尽可能小的符合所需数据的。
//紧接着将该拷贝与原先的vector v进行 交换。好了此时，执行交换后，临时变量会被销毁，内存得到释放。
//此时的v即为原先 的临时拷贝，而交换后的临时拷贝则为容量非常大的vector（不过已经被销毁）
vector <string>(str).swap(str);
cout << "swap后vector的容量为：" << str.capacity() << endl;或vector <string>().swap(str);

释放容器内存方法为：

vector<type>(v).swap(v); 或 vector<type>().swap(v);

type为容器数据类型，v是容器名称。

(2)指针元素容器内存释放

#include <iostream>
#include <vector>using namespace std;class student
{public:student(int num){this->num = num;cout << "num = " << this->num << endl;return;}~student(){cout << "内存析构调用" << endl;return;}int num;};int main()
{vector<student*> vstu;student* mystu1 = new student(100);student* mystu2 = new student(150);student* mystu3 = new student(200);student* mystu4 = new student(250);vstu.push_back(mystu1);vstu.push_back(mystu2);vstu.push_back(mystu3);vstu.push_back(mystu4);cout <<"clear之前容器容量：" << vstu.capacity() << endl;/*内存释放：程序员自己new就需要自己释放，否则会造成内存泄漏*///方式一for (auto &i:vstu)//必须执行这个步骤，否则析构函数占用的内存无法释放{delete i;//删除vstu元素}//方式二//vector<student*>::iterator vtemp;//for (vtemp = vstu.begin(); vtemp != vstu.end();vtemp++)//必须执行这个步骤，否则析构函数占用的内存无法释放//{// delete (*vtemp);//删除vstu元素//}vstu.clear();cout << "clear之后容器容量：" << vstu.capacity() << endl;vector<student*>().swap(vstu);cout << "swap之后容器容量： " << vstu.capacity() << endl;return 0;
}

到此，迭代器的操作和内存释放应用功能已完成。

2022.06.28结。

C++学习第八课--迭代器精彩演绎、失效分析及弥补、实战笔记相关推荐

C语言学习第八课(EasyX图形库)
第八课[注意:该图形库只能在c++文件下运行] 1,窗口函数 ·initgraph(int width,int height,int flag =NULL);//创建窗口 //width 指定窗口宽度 ...
Redis学习第八课：Redis高级实用特性（一）
Redis高级实用特性注:我学习的环境是vmware7.1 + ubantu10.10+ redis 3.0.2 1.安全性设置客户端连接后进行任何其他指定前需要的密码.因为redis速度相当快, ...
java的构造特点_JAVA学习第八课（构造函数及其特点）
构造函数: 构造函数,就是在构建创造对象时所调用的函数,作用就是给对象进行初始化特点: 1.函数名和类名相同 2.不需要定义返回值类型 3.没有具体的返回值作用:给对象进行初始化注意: 1. ...
英语语法学习（一堂课让你懂得英语语法百分之九十五--笔记整理）
视频链接(B站):https://www.bilibili.com/video/av47618740 原视频链接:http://v.baidu.com/watch/894088996105565168 ...
投资学习网课笔记(part8)--基金第八课
学习笔记,仅供参考,有错必纠文章目录基金第八课行业分类医药行业指数基金必须消费行业行业的周期性基金第八课行业分类摩根士丹利和标普在2000年推出了全球行业分类标准,将行业分为10个一 ...
第八课 k8s源码学习和二次开发原理篇-KubeBuilder使用和Controller-runtime原理
第八课 k8s源码学习和二次开发原理篇-KubeBuilder使用和Controller-runtime原理 tags: k8s 源码学习 categories: 源码学习二次开发文章目录第八课 ...
第八课 k8s网络基础学习-VxLAN基础
第八课 k8s网络基础学习-VxLAN基础 tags: k8s网络 eNSP wireshark VxLAN 文章目录第八课 k8s网络基础学习-VxLAN基础第一节 VxLAN 1.1 VxLA ...
Python学习第六课-列表
Python学习第六课-列表一.序列 1.1 概念 1.2分类二.列表 2.1 概念 2.2 练习三.切片 3.1 可切片对象的索引方式 3.2切片操作 3.3 练习四.通用操作 4.1 序列 ...
打印循环换行_科学向日葵在线课堂 ——张老师讲Python 第八课周而复始为循环2...
点击蓝字关注我们张老师讲编程--和爸爸妈妈一起学Python Python 的编辑器有很多,例如 PyCharm.Spyder.Notepad++等等,大家根据需要选择一个就好,初期程序代码量不大, ...
五年级上册计算机课如何拉表格,川教版小学信息技术五年级上册第八课调整表格...
第八课调整表格教材分析: 本课是川教版小学<信息技术>第八课内容.学生已经通过前一节课的学习了掌握了在word中制作简单表格的基本方法,本课则是在前一节课的基础上,对表格进行调整与修饰, ...

C++学习第八课--迭代器精彩演绎、失效分析及弥补、实战笔记