迭代器配接器详解



迭代器是一个纯粹的抽象概念：任何东西，只要其行为类似迭代器，它就是一个迭代器。因此，你可以撰写一些类别（classes），具备迭代器接口，但有着各不相同的行为。C++标准程序库提供了数个预先定义的特殊迭代器，亦即所谓迭代器配接器（iterator adapters）。它们不仅起辅助作用，还能赋予整个迭代器抽象概念更强大的能力。
     1、Insert iterators （安插型迭代器）
     2、Stream iterators （流迭代器）
     3、Reverse iterators （逆向迭代器）

Stream iterators

Stream迭代器是一种迭代器配接器，通过它，你可以把stream当成算法的原点和终点。更明确的说，一个istream迭代器可以用来从input stream中读元素，而一个ostream迭代器可以用来对output stream写入元素。Stream迭代器的一种特殊形式是所谓的stream缓冲区迭代器，用来对stream缓冲区进行直接读取和写入操作。

Ostream迭代器可以被赋予的值写入output stream中。下表列出ostream迭代器的各项操作。

算式	效果
ostream_iterator<T>(ostream)	为ostream产生一个ostream迭代器
ostream_iterator<T>(ostream, delim)	为ostream产生一个ostream迭代器，各元素间以delim为分隔符（请注意，delim的型别是const char*）
*iter	无实际操作（传回iter）
iter = value	将value写到ostream，像这样：ostream<<value。其后再输出一个delim（分隔符；如有定义的话）
++iter	无实际操作（传回iter）
iter++	无实际操作（传回iter）

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iterator>

using namespace std;

int main()
{
	
	ostream_iterator<int> intWriter(cout, "
");
	*intWriter = 43;
	intWriter++;//无实际操作
	*intWriter = 77;
	intWriter = -5;

	vector<int> coll;
	for (int i = 1; i <= 9; ++i)
	{
		coll.push_back(i);
	}
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;
	system("pause");
}

输出：

43
77
-5
1 2 3 4 5 6 7 8 9

istream迭代器是ostream迭代器的拍档，用来从input stream读取元素。透过istream迭代器，算法可以从stream中直接读取数据。istream迭代器的各项操作。产生一个istream迭代器时，必须提供一个input stream作为参数，迭代器从中读取数据。然后它便经由input迭代器的一般接口，利用operator<<读取数据。然而，读取动作有可能失败（可能到达文件尾部，或读取错误），此外算法也要知道区间是否到达终点。为解决这些问题，可以使用一个end_of_stream迭代器，可以利用默认构造函数生成。只要有任何一次读取失败，所有istream迭代器都会变成end_of_stream迭代器，所以进行一次读取后， 应该将istream迭代器和end_of_stream迭代器比较一番。

算式	效果
istream_iterator<T>()	产生一个end-of-stream迭代器
istream_iterator<T>(istream)	为istream产生的一个迭代器（可能立即去读第一个元素）
*iter	传回先前读取的值（如果构造函数并未立刻读取第一个元素值，则本式执行读取任务）
iter->member	传回先前读取的元素的成员（如果有的话）
++iter	读取下一个元素，并传回其位置
iter++	读取下一个元素，并传回迭代器指向前一个元素
iter1 == iter2	检查iter1和iter2是否相等
iter1 != iter2	检查iter1和iter2是否不相等

注意：istream迭代器的构造函数会打开stream，读取第一个元素。所以，不要过早定义它。如果满足一下条件我们说两个istream迭代器相等：

两者都是end_of_stream迭代器

两者都可以再进行读取操作（未变为end_of_stream迭代器），并指向相同的stream。

#include<iostream>
#include<iterator>

using namespace std;

int main()
{
	
	istream_iterator<int> intReader(cin);
	istream_iterator<int> intReaderEOF;
	while (intReader != intReaderEOF)
	{
		cout << "once:" << *intReader << endl;
		cout << "once again:" << *intReader << endl;
		++intReader;
	}

	system("pause");
}

输出：字符f导致程序结束。

1 2 3 f 4
once:1
once again:1
once:2
once again:2
once:3
once again:3

Stream迭代器的另一个例子：

#include<iostream>
#include<iterator>
#include<string>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main()
{
	
	istream_iterator<string> cinPos(cin);
	ostream_iterator<string> coutPos(cout, " ");
	istream_iterator<string> intReaderEOF;
	while (cinPos != intReaderEOF)
	{
		advance(cinPos, 2);
		if (cinPos != intReaderEOF)//跳过两个位置后是否到达end_of_stream
		{
			*coutPos++= *cinPos++;
		}
	}
	cout << endl;
	system("pause");
}

输入：

No one objects if you are doing a good programming job for someone who you respe
ct.

输出：
objects are good for you

Reverse Iterators

逆向迭代器重新定义递增运算和递减运算，使其行为正好倒置。

deque<int>::iterator pos1,pos2;//coll元素：1，2，3，4……9
pos1=find(coll.begin(),coll.end(),2);
pos2=find(coll.begin(),coll.end(),7);
for_each(pos1,pos2,print);     //输出：2 3 4 5 6

deque<int>::reverse_iterator rpos1(pos1);
deque<int>::reverse_iterator rpos2(pos2);
for_each(rpos2,rpos1,print);    //输出：6 5 4 3 2

迭代器pos1和pos2定义了一个半开区间，包括2不包括7。当把描述这一区间的两个迭代器转换为Reverse迭代器时，该区间仍然有效，而且可以被逆序处理。

将迭代器转换为逆向迭代器：container::reverse_iterator(it);//it为迭代器

将逆向迭代器转换回来：rpos.base();//rpos为逆向迭代器

Insert iterators

Insert迭代器，也称为inserters，用来将“赋值新值”操作转换为“安插新值”操作。通过这种迭代器，算法可以执行安插（insert）行为而非覆盖（overwrite）行为。所有Insert迭代器都隶属于Output迭代器类型，所以它只提供赋值（assign）新值的能力。通常算法会将数值赋值给目的迭代器，如copy()算法

namespace std{
template<class Inputiterator,class Outiterator,Outputiterator>
Outputiterator copy(Inputiterator from_pos,Inputiterator from_end,Outputiterator to_pos)
{
   while(from_pos!=from_end)
   {
      *to_pos=*from_pos;
      ++from_pos;
      ++to_pos;
   }
}
}

*to_pos=*from_pos;

insert迭代器可以把上述这样的赋值转化为安插操作。不过实际上里面有两个操作：首先operator*传回迭代器当前位置（为何不是值，看下面表），然后再由operator=赋值新值，即安插操作。注意：

1、operator*被视作一个无实际动作的动作（no-op），简单返回一个*this，对于insert迭代器来说，*pos与pos等价。

2、赋值动作被转化为安插操作，事实上insert迭代器会调用push_back(),push_front()或insert()成员函数。

下表列出Insert迭代器的所有操作函数。

表达式	效果
*iter	无实际操作（传回iter）
iter = value	安插value
++iter	无实际操作（传回iter）
iter++	无实际操作（传回iter）

C++标准程序库提供三种Insert迭代器：back inserters, front inserters, general inserters。它们的区别在于插入位置。事实上它们各自调用所属容器中不同的成员函数。所以Insert迭代器初始化时要清楚知道自己所属的容器是哪一种。每一种insert迭代器都可以由一个对应的便捷函数加以生成和初始化。下表列出不同的insert迭代器及其能力。

名称	Class	其所调用的函数	便捷函数
Back inserter	back_inserter_iterator	push_back(value)	back_inserter(cont)
Front inserter	front_insert_iterator	push_front(value)	front_inserter(cont)
General inserter	insert_iterator	insert(pos, value)	inserter(cont, pos)

back inserters（安插于容器最尾端），内部调用push_back()，在容器尾端插入元素。只有支持push_back()的vector、deque、list、string可以使用Back inserters。

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iterator>

using namespace std;

int main()
{
	vector<int> coll;
	back_insert_iterator<vector<int>> iter(coll);

	iter = 1;
	*iter = 2;//等价iter=1
	++iter;//无实际操作
	iter++;//无实际操作
	iter = 3;
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	back_inserter(coll) = 44;
	back_inserter(coll) = 45;
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	coll.reserve(2 * coll.size());
	copy(coll.begin(), coll.end(), back_inserter(coll));
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	system("pause");
}

注意，一定要在调用copy()之前确保有足够大的空间，因为back inserter在安插元素时，可能会造成指向该vector的其它迭代器失效。

输出：

1 2 3
1 2 3 44 45
1 2 3 44 45 1 2 3 44 45

Front inserters（安插于容器最前端），内部调用push_front()，在容器前端插入元素。只有支持push_front()的deque、list可以使用Front inserters。

#include<iostream>
#include<list>
#include<algorithm>
#include<iterator>

using namespace std;

int main()
{
	list<int> coll;
	front_insert_iterator<list<int>> iter(coll);

	iter = 1;
	*iter = 2;//等价iter=1
	++iter;//无实际操作
	iter++;//无实际操作
	iter = 3;
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	front_inserter(coll) = 44;
	front_inserter(coll) = 45;
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	copy(coll.begin(), coll.end(), front_inserter(coll));
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	system("pause");
}

输出：

3 2 1
45 44 3 2 1
1 2 3 44 45 45 44 3 2 1

General inserters（一般性安插器），内部调用insert()，将元素插入到pos所指位置的前方。所有STL容器都提供insert()成员函数，所以这是唯一可用于关联式容器的预定义inserter。根据两个参数初始化：容器和待安插位置。安插操作完成后，General inserters获得刚刚被安插的那个元素的位置，实际上相当于以下语句：

pos=container.insert(pos,value);
++pos;

然后新获得的位置再下次安插时使用。

#include<iostream>
#include<set>
#include<list>
#include<algorithm>
#include<iterator>

using namespace std;

int main()
{
	set<int> coll;
	insert_iterator<set<int>> iter(coll,coll.begin());

	iter = 1;
	*iter = 2;//等价iter=1
	++iter;//无实际操作
	iter++;//无实际操作
	iter = 3;
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	inserter(coll, coll.begin()) = 44;
	inserter(coll, coll.begin()) = 45;
	copy(coll.begin(), coll.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	list<int> coll2;
	copy(coll.begin(), coll.end(), inserter(coll2,coll2.begin()));
	copy(coll2.begin(), coll2.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;

	copy(coll.begin(), coll.end(), inserter(coll2, ++coll2.begin()));
	copy(coll2.begin(), coll2.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
	cout << endl;
	system("pause");
}

输出：

1 2 3
1 2 3 44 45
1 2 3 44 45
1 1 2 3 44 45 2 3 44 45