Читать книгу Введение в стандартную библиотеку шаблонов C++. Описание, примеры использования, учебные задачи - Михаил Абрамян - Страница 2

1.1.1. Общее описание

В библиотеке STL используются пять основных видов итераторов:

• итераторы чтения;

• итераторы записи;

• однонаправленные итераторы;

• двунаправленные итераторы;

• итераторы произвольного доступа.

Для каждого вида итераторов определен набор операций, причем двумя операциями, доступными для всех видов итераторов, являются операция инкремента ++, которая передвигает итератор p на следующий элемент последовательности (++p и p++), и операция разыменования ^*, возвращающая значение текущего элемента (^*p и вариант p->m для доступа к члену m разыменованного объекта).

Операция разыменования имеет следующие особенности:

• в случае итераторов чтения операция ^* не может использоваться для изменения элемента;

• в случае итераторов записи операция ^* не может использоваться для получения значения элемента (выражение ^*p можно использовать только в левой части присваивания);

• для прочих итераторов операция ^* может использоваться как для получения значения элемента, так и для изменения этого значения.

Операции сравнения итераторов на равенство == и != реализованы для всех итераторов, кроме итераторов записи.

Для однонаправленных итераторов не определяются новые операции (по сравнению с итераторами чтения или записи).

Для двунаправленных итераторов в дополнение к операции инкремента ++ вводится операция декремента -– (также в двух видах: –p и p–).

Наконец, для итераторов произвольного доступа добавляются операция индексирования [ ], позволяющая сразу обратиться к элементу последовательности с требуемым индексом (p[i]), и операция смещения на указанное количество элементов, причем в оба направления (p + i и p – i). Имеется также операция разности двух итераторов, позволяющая определить расстояние между элементами, с которыми они связаны (p2 – p1).

Таким образом, набор операций для итераторов произвольного доступа аналогичен набору операций для обычных указателей.

Для итераторов, не являющихся итераторами произвольного доступа, также можно выполнять действия, связанные со смещением и определением расстояния, используя функции из заголовочного файла <iterator>:

• advance(p, n) – передвигает итератор p на n позиций вперед (n >= 0); для двунаправленного итератора можно использовать n < 0 для перемещения назад;

• distance(p1, p2) – возвращает расстояние между итераторами p1 и p2 (в предположении, что расстояние неотрицательно, т. е. что итератор p1 предшествует итератору p2 или совпадает с ним; для двунаправленных итераторов p2 может предшествовать итератору p1, в этом случае расстояние будет отрицательным).

Два итератора обычно используются для задания диапазона элементов, при этом предполагается, что первый итератор (first) указывает на начальный элемент диапазона, а второй итератор (last) указывает на позицию за конечным элементом диапазона (причем эта позиция может не быть связана с существующим элементом). Чтобы подчеркнуть отмеченные особенности для диапазонов, определяемых итераторами, они часто записываются в виде полуинтервала [first, last) (левая граница диапазона включается, правая – нет). Полуинтервал [first, first) не содержит ни одного элемента.

В качестве итераторов чтения и итераторов записи можно использовать итераторы всех остальных видов (однонаправленные, двунаправленные, произвольного доступа); следует лишь учитывать, что итераторы записи можно инкрементировать неограниченно, тогда как итераторы других видов всегда связываются с некоторым диапазоном допустимых элементов. В качестве однонаправленных итераторов можно использовать двунаправленные итераторы и итераторы произвольного доступа, а в качестве двунаправленных итераторов – итераторы произвольного доступа.

Для всех видов итераторов определены их модификации – константные итераторы, отличающиеся от обычных тем, что их разыменование дает константное значение.

Особыми итераторами являются итераторы потоков ввода–вывода (см. п. 1.1.2), обратные итераторы (см. п. 1.2.9) и итераторы вставки (см. п. 1.3.4).

1.1.2. Итераторы потоков ввода-вывода

Стандартные потоковые итераторы istream_iterator<T> и ostream_iterator<T> (шаблонные классы) определены в заголовочном файле <iterator>.

Имеются два варианта конструктора для итератора потокового чтения istream_iterator: вариант с параметром-потоком stream создает итератор для чтения из данного потока, вариант без параметров создает итератор, обозначающий конец потока (все итераторы, обозначающие конец потока, считаются равными друг другу и не равными никаким другим итераторам потокового чтения).

Ниже перечислены свойства потоковых итераторов чтения:

• тип T определяет тип элементов данных, которые считываются из потока;

• чтение элемента из потока выполняется в начальный момент работы с итератором, а затем при каждой операции инкремента ++;

• имеются два варианта операции ++: префиксный инкремент (++p) и постфиксный инкремент (p++);

• операция ^* (и ее вариант ->) возвращает последнее прочитанное значение, причем эту операцию можно использовать неоднократно для получения того же самого значения;

• при достижении конца потока итератор становится равным итератору конца потока; последующие вызовы операции инкремента игнорируются, а в результате вызова операции ^* всегда возвращается значение последнего прочитанного из потока элемента (если же с итератором был связан пустой поток, то результат операции ^* не определен, хотя и не приводит к аварийному завершению программы).

Для итератора потоковой записи ostream_iterator<T> также определены два конструктора: первый конструктор содержит единственный параметр stream, задающий поток вывода, а второй конструктор дополнительно к параметру stream содержит второй параметр delim, задающий разделитель, который добавляется в поток вывода после каждого выведенного элемента (если параметр delim не указан, то между выводимыми элементами никакой разделитель не добавляется).

Ниже перечислены свойства потоковых итераторов записи:

• специальный конструктор для создания итератора конца потока вывода не предусмотрен;

• операции ^* и ++ не выполняют никаких действий и просто возвращают сам итератор;

• операция присваивания p = выражение (где p – имя итератора записи) записывает значение выражения в поток вывода.