Итератори

итератор

Итераторите са обобщени указатели, позволяващи на програмистите (алгоритмите) да работят със различни по вид контейнери по унифициран (общ) начин.

Видове итератори

Видове итератори

• input iterator
• output iterator
• forward iterator
• bidirectional iterator
• random access iterator

В ред на нарастваща функционалност.

input iterator

• най-ограничени възможности (заедно с output iterator)
• istream_iterator,istreambuf_iterator- позволяват да разглеждаме файловете като контейнери
• поддържат само one-pass алгоритми

input iterator

input_iterator x, y;
value = *x; // дереференциране
*x = value; // ERROR, read-only values
++x;
x++;
if (x == y) { } // сравняване
if (x != y) { } // сравняване
x = y; // копиране

istream_iterator, istreambuf_iterator

• итераторите пазят последната прочетена стойност за да ползволяват многократно дереференциране
• x++предизвиква прочитане на следващата стойност от файла
• ако имате повече от единistream_iterator(istreambuf_iterator) и го инкрементирате ще получите изненадващи резултати (представете си, че четете едновременно един файл от две или повече функции)

output iterator

• най-ограничени възможности (заедно с input iterator)
• ostream_iterator,ostreambuf_iterator
• отново поддържат само one-pass алгоритми

output iterator

input_iterator x, y;
*x = value; // дереференциране и записване на стойност
value = *x; // ERROR, write-only values
++x;
x++;
if (x == y) { } // сравняване
if (x != y) { } // сравняване
x = y; // копиране

ostream_iterator, ostreambuf_iterator

• *x\=v;записва стойността във файла ипреместваитератора
• ако имате повече от единostream_iterator(ostreambuf_iterator) асоцииран с един и същи файл и ги записвате ще получите изненадващи резултати (представете си, че пишете едновременно един файл от две или повече функции)

stream vs streambuf iterators

• istream_iteratorиostream_iteratorизползват форматираните входно-изходни операции, т.е.operator<<
• istreambuf_iteratorиostreambuf_iteratorизползват неформатирани входно-изходни операции и четат/пишат директно буфера на потока
• Ако не се нуждаете от форматирани входно-изходни операции използвайтеistreambuf_iteratorиostreambuf_iterator- те са по - ефективни

forward iterator

• позволяват няколкократно итериране (с няколко итератора)
• само в една посока
• нито един стандартен контейнер не предоставя forward iterators
• slist::iteratorе forward iterator
• категорията съществува за да представи изискванията на голяма част от алгоритмите към итераторите, върху които се прилагат

bidirectional iterator

• позволяват няколкократно итериране (с няколко итератора)
• и в двете посоки, но само последователно
• list,set,map,multiset,multimapпредоставят bidirectional iterators

random access iterator

• позволяват произволен достъп до обектите в контейнера
• този достъп не се проверява за грешка
• vectorиdequeпредоставят random access iterators

random access iterator

random_iterator x, y;
y = x + 5;
value v = x[42];

iterator tags

За всеки тип итератори има съответстващ C++ тип, който се нарича таг. (Всеки итератор, напримерvector::iterator, е таг-нат със своя семантичен тип итератор, в случая сrandom_access_iterator)

• input_iterator_tag
• output_iterator_tag
• forward_iterator_tag
• bidirectional_iterator_tag
• random_access_iterator_tag

iterator traits

Позволяват достъп до характеристиките на даден итератор

• типа на стойността, към която итераторът сочи
• типа на указател към стойността, към която итераторът сочи
• типа на псевдоним към стойността, към която итераторът сочи
• типа на разликата на два итератори (x-y)

iterator traits

template <typename Iterator>
struct iterator_traits {
    typedef typename Iterator::difference_type difference_type;
    typedef typename Iterator::value_type value_type;
    typedef typename Iterator::pointer pointer;
    typedef typename Iterator::reference reference;
    typedef typename Iterator::iterator_category iterator_category;
} ;

?

Защо имаiterator_traitsкогато явно итераторите сами иматtypedefсъс всичко необходимо?

Отговор

T*също е итератор, но няма никакъвtypedefв себе си

iterator_traits

template <typename T>
struct iterator_traits<T*> {
    typedef ptrdiff_t difference_type;
    typedef T value_type;
    typedef T* pointer;
    typedef T& reference;
    typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
} ;

Защо ни еiterator_traits?

// note: stupid example
template <typename Iterator>
void swap_values(Iterator x, Iterator y)
{
    typename iterator_traits<Iterator>::value_type tmp = *x;
    *x = *y;
    *y = tmp;
}

advance()

template <typename Iterator, typename Distance>
void advance(Iterator& i, Distance n)
{
    // ???
    while (n--) ++i;
}
// доста бавно за random_access iterator

advance()

template <typename Iterator, typename Distance>
void advance(Iterator& i, Distance n)
{
    advance_impl(i, n, iterator_traits<Iterator>::iterator_category());
}

advance_impl()

template <typename Iterator, typename Distance>
void advance_impl(Iterator& i, Distance n, random_iterator_tag tag)
{
    i += n;
}

template <typename Iterator, typename Distance, typename Tag>
void advance_impl(Iterator& i, Distance n, Tag tag)
{
    while (n--) ++i;
}

iterator adaptors

• front_inserter
• back_inserter
• insert_iterator

Дефинирание са в

front_inserter

• писането в този итератор извикваpush_frontна контейнера
• Истинския тип еstd::front_insert_iterator, но много рядко се налага да се ползва явно.
• std::front_inserterе функция, която връща такъв итератор

Пример за front_inserter

vector<int> v;
list<int> l;
// ...
copy(v.begin(), v.end(), front_inserter(l));
// това ще обърне реда на елементите на v в r

back_inserter

• писането в този итератор извикваpush_backна контейнера
• типът на итератора еstd::back_insert_iterator
• std::back_inserterе функция, която връща такъв итератор

insert_iterator

• писането в този итератор правиinsertвъв контейнера. Първияinsertсе прави в позицията определена при създаването на итератора, а всеки следващ - в позицията след предходно вмъкнатия елемент
• std::inserter(container,it)създава такъв итератор

Пример за insert_iterator

list<int> l, r;
list<int>::iterator i;
for (int i = 0; i < 5; ++i)
    l.push_back(i);
r = l;
i = r.begin();
advance(i, 3);
copy(l.begin(), l.end(), inserter(r, i))
// 0 1 2 0 1 2 3 4 3 4

const_iterator

• всички контейнери предоставятconst_iterator

• повечето методи на контейнерите изискватiterator

• за да превърнетеconst_iteratorвiteratorизползвайте:

  Vector v;
  Vector::const_iterator c;
  // ...
  Vector::iterator i = advance(v.begin(), distance(v.begin, c));
  // работи за всички видове, контейнери
  // ще бъде О(N) за forward iterators
  

reverse_iterator

• позволяват обхождането на елементите в контейнерите да става в обратен ред
• за да се запазят изискванията за валидност на указателитеreverse_iteratorсочи към елемента след (при нормално обхождане) текущия
• reverse_iteratorима метод base(), който връща нормален итератор към сочещ към елемента след (при нормално обхождане) след текущия

vector<int> v;
// ... // v is [0, 1, 2, 3]
vector<int>::reverse_iterator i = v.rbegin();
// i.base() == v.end()
++i;
// *i == 2;
// *(i.base()) == 3;

Вмъкване и изтриване през reverse_iterator

• c.insert(i,v)- вмъкваvпредиi
• c.insert(ri.base(),v)- вмъкваvпредиreverse_iterator-ariпогледнато отзад напред
• c.erase((++ri).base())ще изтрие елемента сочен отri