一分鐘了解C++迭代器

>>> 背景

最近遇到一個(gè)很有趣的問題，大概是信息技術(shù)類的中考試題，問題如下。正確答案是A，在python中整數(shù)是不可以使用for遍歷的，這一點(diǎn)可以立刻通過解釋器進(jìn)行驗(yàn)證。但是如果寫成(123, )則會(huì)在字面上被認(rèn)為是一個(gè)元組，又是可以通過for遍歷的。

python不能對(duì)整數(shù)使用for循環(huán)進(jìn)行遍歷，這是因?yàn)檎麛?shù)不是可迭代對(duì)象，這里就會(huì)涉及一個(gè)概念，即迭代器。

>>> 內(nèi)容

迭代器被引入的動(dòng)機(jī)，就是為了解決不同數(shù)據(jù)容器的遍歷訪問方法不同的問題。通過引入迭代器，可以統(tǒng)一化容器的訪問，提高代碼的復(fù)用性，提高程序員的生活質(zhì)量。

那么我們以python這個(gè)迭代問題為引子，來講一講C++里面是如何實(shí)現(xiàn)迭代器的，并給出一個(gè)非常簡(jiǎn)單的迭代器實(shí)例。

我們首先來創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)容器。這個(gè)數(shù)據(jù)容器基本上就是一個(gè)數(shù)組而已。這里刪除了其他的構(gòu)造方法，僅僅保留一個(gè)列表初始化方法，這樣我們能通過類似 MyArray< int > obj = { 1 , 2 , 3 }; 的方法快速創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。

#include < iostream >
using namespace std;


template < typename T >
class MyArray final {
public:
    MyArray() = delete;
    MyArray(const MyArray&) = delete;
    MyArray(const MyArray&&) = delete;

    MyArray(const initializer_list< T > &v) {
        _size = v.size();
        _data_ptr = new T[_size];
        size_t i = 0;
        for (auto it : v) {
            *(_data_ptr + i) = it;
            ++i;
        }
    }
    ~MyArray() {delete [] _data_ptr;}


private:
    T* _data_ptr;
    size_t _size;
};

我們?cè)跀?shù)據(jù)類中嵌入了迭代器的定義，這樣數(shù)據(jù)類的引入也會(huì)緊跟迭代器的定義，不需要額外引入迭代器定義?？梢钥吹剑粋€(gè)簡(jiǎn)單的迭代器就是實(shí)現(xiàn)了operator*，operator++，operator==和operator!=的類。通過這幾個(gè)功能，我們就能完成迭代器更迭、迭代器取值的基本功能。

template
class MyArray final {
public:
class Iterator {
public:
Iterator(T* _p) : _curr_ptr(_p) {}
Iterator(const Iterator& other) {
if (this != &other) {
this->_curr_ptr = other._curr_ptr;
}
}
T& operator*() const {
return *_curr_ptr;
}
Iterator& operator++() {
++_curr_ptr;
return *this;
}
const Iterator operator++(int) {
Iterator tmp(*this);
++_curr_ptr;
return tmp;
}
bool operator==(const Iterator& it) const {
return this->_curr_ptr == it._curr_ptr;
}
bool operator!=(const Iterator& it) const {
return !(this == it);
}
private:
T _curr_ptr;
};
// ...
}

這里額外提一下，關(guān)于++i和i++的重載。++i返回的是左值，而且是自增之后的值，重載原型使用 Iterator& operator ++() 來表示。i++返回的是右值，而且是自增之前的值，所以需要保存一個(gè)自增前的對(duì)象副本用于返回，重載原型使用 const Iterator operator ++(int) ，這里原型使用int純粹是為了和++i的函數(shù)區(qū)分（重載只認(rèn)參數(shù)列表而不在乎返回值）。

除此之外，我們的數(shù)據(jù)類還應(yīng)該提供迭代器的起始位置和終止位置，也就是常見的begin()和end()方法。

template
class MyArray final {
public:
class Iterator {
// ...
};

public:
// ...
Iterator begin() {
return Iterator(_data_ptr);
}
Iterator end() {
return Iterator(_data_ptr + _size);
}
// ...
};

完成上述工作之后，就可以用迭代器的方法來遍歷整個(gè)數(shù)組啦，甚至可以使用遍歷for語法。Enjoy！

int main() {
MyArray obj = {1, 2, 3};
for (auto it = obj.begin(); it != obj.end(); ++it) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
for (auto v : obj) {
cout << v << " ";
}

return 0;

}

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