C++. Сборник рецептов - [98]

 cout << *p << endl;
}

Наконец, если вы знаете, на сколько элементов вперед или назад следует выполнить перебор, используйте вычисление значения, на которое следует перевести итератор. Например, чтобы перейти в середину списка, сделайте вот так.

size_t i = lstStr.size();
list::iterator p = begin();
p += i/2; // Переход к середине последовательности

Но помните: в зависимости от типа используемого контейнера эта операция может иметь как постоянную, так и линейную сложность. При использовании контейнеров, которые хранят элементы последовательно, таких как vector или deque, iterator может перейти на любое вычисленное значение за постоянное время. Но при использовании контейнера на основе узлов, такого как list, такая операция произвольного доступа недоступна. Вместо этого приходится перебирать все элементы, пока не будет найден нужный. Это очень дорого. Именно поэтому выбор контейнера, используемого в каждой конкретной ситуации, определяется требованиями к перебору элементов контейнера и их поиска в нем. (За более подробной информацией о работе стандартных контейнеров обратитесь к главе 6.)

При использовании контейнеров, допускающих произвольный доступ, для доступа к элементам использования operator[] с индексной переменной следует предпочитать iterator. Это особенно важно при написании обобщенного алгоритма в виде шаблона функции, так как не все контейнеры поддерживают iterator с произвольным доступом.

С итератором можно делает еще много чего, но не с любым iterator. iterator может принадлежать к одной из пяти категорий, обладающих разной степенью функциональности. Однако они не так просты, как иерархия классов, так что именно это я далее и опишу.

Категории итераторов

Итераторы, предоставляемые различными типами контейнеров, не обязательно все умеют делать одно и то же. Например, vector::iterator позволяет использовать для перехода на некоторое количество элементов вперед operator+=, в то время как list::iterator не позволяет. Разница между этими двумя типами итераторов определяется их категорией.

Категории итераторов — это, по сути, интерфейс (не технически; для реализации категорий итераторов абстрактные базовые классы не используются). Имеется пять категорий, и каждая предлагает увеличение возможностей. Вот как они выглядят — от наименее до наиболее функциональной.

Input iterator (Итератор ввода)

Итератор ввода поддерживает переход вперед с помощью p++ или ++p и разыменовывание с помощью *p. При его разыменовывании возвращается rvalue, iterator ввода используется для таких вещей, как потоки, где разыменовывание итератора ввода означает извлечение очередного элемента из потока, что позволяет прочесть только один конкретный элемент.

Output iterator (Итератор вывода)

Итератор вывода поддерживает переход вперед с помощью p++ или ++p и разыменовывание с помощью *p. От итератора ввода он отличается тем, что из него невозможно читать, а можно только записывать в него — по одному элементу за раз. Также, в отличие от итератора ввода, он возвращает не rvalue, a lvalue, так что в него можно записывать значение, а извлекать из него — нельзя.

Forward iterator (Однонаправленный итератор)

Однонаправленный итератор объединяет функциональность итераторов ввода и вывода: он поддерживает ++p и p++, а *p может рассматриваться как rvalue или lvalue. Однонаправленный итератор можно использовать везде, где требуется итератор ввода или вывода, используя то преимущество, что читать из него и записывать в него после его разыменовывания можно без ограничений

Bidirectional iterator (Двунаправленный итератор)

Как следует из его названия, двунаправленный iterator может перемещаться как вперед, так и назад. Это однонаправленный iterator, который может перемещаться назад с помощью --p или p--.

Random-access iterator (Итератор произвольного доступа)

Итератор произвольного доступа делает все, что делает двунаправленный iterator, но также поддерживает операции, аналогичные операциям с указателями.. Для доступа к элементу, расположенному в позиции n после p последовательности, можно использовать p[n], можно складывать его значение или вычитать из него с помощью +, +=, - или -=, перемещая его вперед или назад на заданное количество элементов. Также с помощью <, >, <= или >= можно сравнивать два итератора p1 и p2, определяя их относительный порядок (при условии, что они оба относятся к одной и той же последовательности).

Или можно представить все в виде диаграммы Венна. Она представлена на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Категории итераторов

Большая часть стандартных контейнеров поддерживает как минимум двунаправленный iterator, некоторые (vector и deque) предоставляют iterator произвольного доступа. Категория итератора, поддерживаемая контейнером, определяется стандартом.

В большинстве случае вы будете использовать iterator для простейших задач: поиск элемента и его удаление или что-либо подобное. Для этой цели требуется только однонаправленный iterator, который доступен для всех контейнеров. Но когда потребуется написать нетривиальный алгоритм или использовать алгоритм из стандартной библиотеки, часто потребуется нечто большее, чем простой однонаправленный