Скотт Мейерс - Эффективное использование STL

На первый взгляд итераторы представляются предметом весьма простым. Но стоит присмотреться повнимательнее, и вы заметите, что стандартные контейнеры STL поддерживают четыре разных типа итераторов: iterator, const_iterator, reverse_iteratorи const_reverse_iterator. Проходит совсем немного времени, и выясняется, что в некоторых формах insert и erase только один из этих четырех типов принимается контейнером. И здесь начинаются вопросы. Зачем нужны четыре типа итераторов? Существует ли между ними какая-либо связь? Можно ли преобразовать итератор от одного типа к другому? Можно ли смешивать разные типы итераторов при вызове алгоритмов и вспомогательных функций STL? Как эти типы связаны с контейнерами и их функциями?

В настоящей главе вы найдете ответы на эти вопросы, а также поближе познакомитесь с разновидностью итераторов, которой обычно не уделяют должного внимания: istreambuf_iterator. Если вам нравится STL, но не устраивает быстродействие istream_iteratorпри чтении символьных потоков, возможно, istreambuf_iteratorпоможет справиться с затруднениями.

Как известно, каждый стандартный контейнер поддерживает четыре типа итераторов. Для контейнера containerтип iteratorработает как T*тогда как const_iteratorработает как const T*(также встречается запись T const*). При увеличении iteratorили const_iteratorпроисходит переход к следующему элементу контейнера в прямом порядке перебора (от начала к концу контейнера). Итераторы reverse_iteratorи const_reverse_iteratorтакже работают как T*и const T*соответственно, но при увеличении эти итераторы переходят к следующему элементу в обратном порядке перебора (от конца к началу).

Рассмотрим несколько сигнатур insertи eraseв контейнере vector:

iterator insert( iteratorposition, const T& x);

iterator erase( iteratorposition);

iterator erase( iteratorrangeBegin, iteratorrangeEnd);

Аналогичные функции имеются у всех стандартных контейнеров, но тип возвращаемого значения определяется типом контейнера. Обратите внимание: перечисленные функции требуют передачу параметров типа iterator. Не const_iterator, не reverse_iteratorи не const_reverse_iterator— только iterator. Хотя контейнеры поддерживают четыре типа итераторов, один из этих типов обладает привилегиями, отсутствующими у других типов. Тип iteratorзанимает особое место.

На следующей диаграмме показаны преобразования, возможные между итераторами разных типов.

Из рисунка следует, что iteratorпреобразуется в const_iteratorи reverse_iterator, а reverse_iterator— в const_reverse_iterator. Кроме того, reverse_iteratorпреобразуется в iteratorпри помощи функции baseтипа reverse_iterator, а const_reverse_iteratorаналогичным образом преобразуется в const_iterator. Однако из рисунка не видно, что итераторы, полученные при вызове base, могут оказаться не теми, которые вам нужны. За подробностями обращайтесь к совету 28.

Обратите внимание: не существует пути от const_iteratorк iteratorили от const_reverse_iteratorк reverse_iterator. Из этого важного обстоятельства следует, что const_iteratorи const_reverse_iteratorмогут вызвать затруднения с некоторыми функциями контейнеров. Таким функциям необходим тип iterator, а из-за отсутствия обратного перехода от const-итераторов к iteratorпервые становятся в целом бесполезными, если вы хотите использовать их для определения позиции вставки или удаления элементов.

Однако не стоит поспешно заключать, что const-итераторы вообще бесполезны. Это не так. Они прекрасно работают с алгоритмами, поскольку для алгоритмов обычно подходят все типы итераторов, относящиеся к нужной категории. Кроме того, const-итераторы подходят для многих функций контейнеров. Проблемы возникают лишь с некоторыми формами insertи erase.

Обратите внимание на формулировку: const-итераторы становятся в целом бесполезными, если вы хотите использовать их для определения позиции вставки или удаления элементов. Называть их полностью бесполезными было бы неправильно. Const-итераторы могут принести пользу, если вы найдете способ получения iteratorдля const_iteratorили const_reverse_iterator. Такое возможно часто, но далеко не всегда, причем даже в благоприятном случае решение не очевидно, да и эффективным его не назовешь. В двух словах этот вопрос не изложить, если вас заинтересуют подробности — обращайтесь к совету 27. А пока имеющаяся информация позволяет понять, почему типу iteratorотдается предпочтение перед его const- и reverse-аналогами.