iterator小结2

zhouzicn 2002-03-28 04:38:11

3. Iterators的概念（concept）
我们知道iterators分成5类（Input iterators、Output iterators、Forward iterators、Bidirectional iterators、Random access iterators），那么是怎样形成的呢？这就需要从概念说起了。
3.1. 概念(concept)、模型（model）和细化（refinement）
概念C是指描述某种抽象类型的一组需求（requirements），例如，上面定义myiter之前我们提出的要求（first != last；*first != value；++first）就可以作为一个概念看待。再STL中的概念很多，常见的基本概念有：assignable、default constructible、equality comparable、lessthan comparable、range等
类型T能够满足概念C所有的需求，则称T为C的一个模型（model）。
概念C1的需求req1包含概念C2的需求req2，则C1对C2作了细化。例如：五中iterators中概念Bidirectional iterators是对Forward iterators的细化。
关于类的继承，我们知道类A继承了类B是指类A在类B的成员变量和成员函数的基础上定义新的成员变量和成员函数。细化和继承都是在原有的基础上作扩展，因此看起来很相似，但两者有本质的区别：
1) 就继承而严，如果类A继承了类B，而a是A的对象，b是B的对象，那么我们可以说a也是B的对象，却不能说b也是A的对象。
2) 相反，如果C1细化了C2，而T1是C1的模型，T2是C2的模型，那么不可以说T1是C2的模型，却能说T2是C1的模型。例如：概念Bidirectional iterators细化了概念Forward iterators，可使用满足后者模型之处，都可使用前者产生的模型，反之不然。
对于概念的理解可以从三个角度：（1）描述某种抽象类型的一组需求；（2）某类抽象类型的组合；（3）一组正确的代码。第三点比较难理解，但很有用，因为概念的发现不是通过列举需求，而是通过对算法的定义及形式化模板参数的研究取得的。（对如何通过Tecton语言的描述产生新概念，还需要进一步学习）。
3.2. Input Iterators
Input iterators的概念是研究find算法的过程中总结出来的。相对于自己定义的myiter，Input Iterators的需求更完备和具体：
1) 能进行构造或缺省构造
2) 能被复制或赋值
3) 能进行相等性比较
4) 能进行逐步前向移动（++）
5) 能进行读取值（x=*p，但不能改写）
其中，1、2点是所有iterators都要具备的，3、4、5是Input Iterators所需要的。
3.3. Output Iterators
Output iterators的概念可以相对copy算法理解。copy算法：
Template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator copy (InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
{
for( ; first != last; ++result, ++first) *result = * first;
return result;
}
result就是OutputIterators的一个模型，它的要求包括：++result、*result = * first。这样，Output Iterator的需求包括：
1) 能进行构造或缺省构造
2) 能被复制或赋值
3) 能进行逐步前向移动（++）
4) 能进行写入值（*p=x，但不能读出）
3.4. Forward Iterators
使用Input Iterators 和Output Iterators可以满足算法和容器的要求，但还是有一些算法需要同时具备两者的功能，例如replace算法就是一例。Forward iterators就是为满足这些需求而定义的。同样先看看replace算法（用新值代替旧值）的需求：
template <class ForwardIterator, class T>
void replace ( ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T&old_value, const T& new_value)
{
for( ; first != last; ++fist)
if (*first == old_value) *first = new_value;
}
first、last都是Forward Iterators的模型，它们的要求包括：first != last、++fist、*first == old_value、*first = new_value。这样，Forward Iterators的需求包括：
1) 能进行构造或缺省构造
2) 能被复制或赋值
3) 能进行相等性比较
4) 能进行逐步前向移动（++）
5) 能进行读取、写入值（x=*p，且可*p=x）
3.5. Bidirectional Iterators
Bidirectional Iterators的概念是在Forward iterators的基础上加入逐步后向移动（--）这个要求，从而满足两个方向的运动。
3.6. Random Access Iterators
Random Access Iterators的条件（需求）更多，它覆盖前四种iterators的所有条件，并且要满足下面条件（对数组的操作要求）：
1) Operator + (int) //随机访问iterators可以随机移动，而不是逐步的。
2) Operator += (int)
3) Operator - (int)
4) Operator -= (int)
5) Operator - (random access iterator)
6) Operator [] (int) //随机取某的位置容器的值
7) Operator < (random access iterator) //随机访问iterators之间的比较
8) Operator > (random access iterator)
9) Operator <= (random access iterator)
10) Operator >= (random access iterator)

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