利用C++ 怎么实现一个迭代器功能

这篇文章给大家介绍利用C++ 怎么实现一个迭代器功能，内容非常详细，感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴，希望对大家能有所帮助。

STL中的迭代器

迭代器模式是一种经典的设计模式，而STL的迭代器实现用到了模板的一些特性和技能，在这里稍微介绍一下

下面是STL中结构体iterator的定义，这么定义是给后面的算法多态和萃取时(具体见书中介绍)使用的。

其中的_Category 和_Ty 没有默认值，需要自己给参数的。

_Ty就是元素的类型

template<class _Category,  class _Ty,  class _Diff = ptrdiff_t,  class _Pointer = _Ty *,  class _Reference = _Ty&>  struct iterator  { // base type for iterator classes  typedef _Category iterator_category;  typedef _Ty value_type;  typedef _Diff difference_type;  typedef _Diff distance_type; // retained  typedef _Pointer pointer;  typedef _Reference reference;  };

而_Category是迭代器的类型，主要有以下几种

// ITERATOR STUFF (from <iterator>) // ITERATOR TAGS (from <iterator>) struct input_iterator_tag //只读  { // identifying tag for input iterators  }; struct _Mutable_iterator_tag //只写  { // identifying tag for mutable iterators  }; struct output_iterator_tag //只写  : _Mutable_iterator_tag  { // identifying tag for output iterators  }; struct forward_iterator_tag //前向移动  : input_iterator_tag, _Mutable_iterator_tag  { // identifying tag for forward iterators  }; struct bidirectional_iterator_tag //可双向移动  : forward_iterator_tag  { // identifying tag for bidirectional iterators  }; struct random_access_iterator_tag //随机读写  : bidirectional_iterator_tag  { // identifying tag for random-access iterators  }; //...

自定义迭代器

我希望迭代器有以下操作:*,++。另外还想要通过迭代器调用count_if函数。那看一下count_if都用到哪些操作符吧

// TEMPLATE FUNCTION count_if template<class _InIt,  class _Pr> inline  typename iterator_traits<_InIt>::difference_type  _Count_if(_InIt _First, _InIt _Last, _Pr _Pred)  { // count elements satisfying _Pred  typename iterator_traits<_InIt>::difference_type _Count = 0;  for (; _First != _Last; ++_First)  if (_Pred(*_First))   ++_Count;  return (_Count);  }

可以看到用到了++,!=,*。所以我们的迭代器需要把这些都给实现了。代码很简单：

#include<iterator> template<class T> class MyIterator : public iterator<input_iterator_tag, T>{  public:  MyIterator(T* p){   _ptr = p;  }  //赋值  MyIterator& operator = (const MyIterator &iter)  {  _ptr = iter._ptr;  }  //不等于  bool operator != (const MyIterator &iter)  {  return _ptr!= iter._ptr;  }  //等于  bool operator == (const MyIterator &iter)  {  return _ptr == iter._ptr;  }  //前缀自加  MyIterator& operator ++ ()  {  _ptr++;  return *this;  }  //后缀自加  MyIterator operator ++ (int)  {  MyIterator tmp= *this;  _ptr++;  return tmp;  }  //取值  T& operator * ()  {  return *_ptr;  }  private:  T* _ptr;//实际的内容指针，通过该指针跟容器连接 };

自定义容器

下面给出个简单的数组容器，实现了数组的基本操作。并把刚刚定义的迭代器内置了

template<class T> class myVector{ public:  typedef MyIterator<T> iterator;//所有类型迭代器用同一个名字，便于写出更通用的代码  myVector(){  _selfElems = new T[32];  _count = 32;  init();  }  myVector(int n){  _selfElems = new T[n];  _count = n;  init();  }  void init(){  memset(_selfElems, 0, sizeof(T)* _count);  }  //常用接口  T& operator[](int i){  return _selfElems[i];  }  iterator begin(){  return iterator(_selfElems);  }  iterator end(){  return iterator(_selfElems + _count);  }  int size() const {  return _count;  } private:  T* _selfElems;  int _count; };

##测试

定义一个vector和自定容器myVector,用迭代器去访问，并通过迭代器使用conunt_if函数，可以看到用法完全一样

bool eq_10(int k){  return k == 10; } int main(){  //自定义类型  myVector<int> mv(10);  mv[3] = 10; mv[9] = 10;  myVector<int>::iterator it = mv.begin();  cout <<"mv:"<<endl;  while (it != mv.end()){  cout << *(it++) << " ";  }  cout << endl;  cout << count_if(mv.begin(), mv.end(), eq_10) << endl;  //STL 容器  vector<int> v(10,0);  v[3] = 10; v[9] = 10;  vector<int>::iterator it1 = v.begin();  cout << "v:" << endl;  while (it1 != v.end()){  cout << *(it1++) << " ";  }  cout << endl;  cout << count_if(mv.begin(), mv.end(), eq_10) << endl;  getchar();  return 0;

总结和思考

所以简单来说，如果想要定义自己容器的迭代器并想通过迭代器调用STL的算法函数的话。首先继承iteroter，然后实现必要的操作符即可。不过具体的算法函数对迭代器类型是有要求的，这个需要自己把握。

在这个简单的示例里面，直接用myVector的指针(mv._ptr)也是可以调用count_if的，因为STL通过模板偏特化技术使得迭代器也支持原生指针。不过既然把访问元素都放到迭代器中了，我们就可以对所有的容器用统一的方式访问了，而不用暴露每个容器的细节(myVector：：_ptr)：

//T为某种迭代器 template<class T> void display(T it, T end){  T it1 = it;  while (it1 != end){  cout << *(it1++) << " ";  }  cout << endl;  cout << count_if(it,end, eq_10) << endl; } int main(){  //自定义类型  myVector<int> mv(10);  mv[3] = 10; mv[9] = 10;  //STL 容器  vector<int> v(10, 0);  v[3] = 10; v[9] = 10;  //vector 和 myVector底层实现有很大区别，但是可用同一个函数做遍历等操作  display(mv.begin(), mv.end());  display(v.begin(), v.end());  getchar();  return 0; }

迭代器赋予了容器更多的功能和通用性

补充知识：C++ 自定义迭代器(实现++递增两格)

//效果每次迭代器加移动两格

#pragma once //MyIterator.h #include <iterator> #include <exception> template<typename Container> class MyIterator :public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, typename Container::value_type> { protected:   Container& container;   typename Container::iterator pos; public:   explicit MyIterator(Container& c) :container(c), pos(c.begin()){}   MyIterator(const MyIterator& rhs) :container(rhs.container),pos(rhs.pos) {}   MyIterator& operator =(const MyIterator& rhs)   {     throw_ex(rhs.container);     pos = rhs.pos;     return *this;   }   //--等就省略了...   MyIterator& operator ++()   {     auto tmp = container.end() - 1;     if (pos == tmp)       ++pos;     else       pos += 2;     return *this;   }   bool operator ==(const MyIterator& rhs)const   {     try     {       if (&rhs.container == &container)         return pos == rhs.pos;       else       {         throw exception("对象错误");       }     }       catch (exception &e)       {         cout << e.what();         exit(EXIT_FAILURE);       }     } bool operator !=(const MyIterator& rhs)const {   return !(*this == rhs); } typename Container::value_type & operator *() {       return *pos; } void begin() {   pos = container.begin(); } void end() {   pos = container.end(); } private:   void throw_ex(const Container& c)   {     try     {       if (&c == &container)         return;       else         throw exception("Copy 构造失败");     }     catch (exception &e)     {       cout << e.what();       exit(EXIT_FAILURE);     }   } }; //无法使用或添加vector<T> vec 成员函数vec.begin()或全局函数begin(vec) //我们做个假冒的全局函数 start(vec) over(vec) template<typename Container> MyIterator<Container> start(Container& c) {     MyIterator<Container> mi(c);     mi.begin();     return mi; } template<typename Container> MyIterator<Container> over(Container & c) {     MyIterator<Container> mi(c);     mi.end();     return mi; }

//main.cpp

#include <iostream> #include <vector> #include "MyIterator.h" #include <list> using namespace std; //因继承了iterator<std::random_access_iterator_tag,Container::value_type>才拥有此特性 template<typename Iterator> void printIterator(const Iterator &It) {   cout << typeid(typename iterator_traits<Iterator>::iterator_category).name() << endl; } int main() {   vector<int> coll{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };   MyIterator<decltype(coll)> myit(coll);   printIterator(myit);   for (; myit != over(coll); ++myit)   {     cout << *myit << ends;   }   system("pause");   return 0; }

效果：

关于利用C++ 怎么实现一个迭代器功能就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，可以学到更多知识。如果觉得文章不错，可以把它分享出去让更多的人看到。