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C++ STL set容器迭代器用法详解

和 map 容器不同,C++ STL 中的 set 容器类模板中未提供 at() 成员函数,也未对 [] 运算符进行重载。因此,要想访问 set 容器中存储的元素,只能借助 set 容器的迭代器。

值得一提的是,C++ STL 标准库为 set 容器配置的迭代器类型为双向迭代器。这意味着,假设 p 为此类型的迭代器,则其只能进行 ++p、p++、--p、p--、*p 操作,并且 2 个双向迭代器之间做比较,也只能使用 == 或者 != 运算符。

在 set 容器类模板提供的所有成员函数中,返回迭代器的成员函数如表 1 所示。

表 1 C++ set 容器迭代器方法
成员方法 功能
begin() 返回指向容器中第一个(注意,是已排好序的第一个)元素的双向迭代器。如果 set 容器用 const 限定,则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。
end() 返回指向容器最后一个元素(注意,是已排好序的最后一个)所在位置后一个位置的双向迭代器,通常和 begin() 结合使用。如果 set 容器用 const 限定,则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。
rbegin() 返回指向最后一个(注意,是已排好序的最后一个)元素的反向双向迭代器。如果 set 容器用 const 限定,则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。
rend() 返回指向第一个(注意,是已排好序的第一个)元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。通常和 rbegin() 结合使用。如果 set 容器用 const 限定,则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。
cbegin() 和 begin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改容器内存储的元素值。
cend() 和 end() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改容器内存储的元素值。
crbegin() 和 rbegin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改容器内存储的元素值。
crend() 和 rend() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改容器内存储的元素值。
find(val) 在 set 容器中查找值为 val 的元素,如果成功找到,则返回指向该元素的双向迭代器;反之,则返回和 end() 方法一样的迭代器。另外,如果 set 容器用 const 限定,则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。
lower_bound(val) 返回一个指向当前 set 容器中第一个大于或等于 val 的元素的双向迭代器。如果 set 容器用 const 限定,则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。
upper_bound(val) 返回一个指向当前 set 容器中第一个大于 val 的元素的迭代器。如果 set 容器用 const 限定,则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。
equal_range(val) 该方法返回一个 pair 对象(包含 2 个双向迭代器),其中 pair.first 和 lower_bound() 方法的返回值等价,pair.second 和 upper_bound() 方法的返回值等价。也就是说,该方法将返回一个范围,该范围中包含的值为 val 的元素(set 容器中各个元素是唯一的,因此该范围最多包含一个元素)。

注意,以上成员函数返回的迭代器,指向的只是 set 容器中存储的元素,而不再是键值对。

图 2 演示了表 1 中除最后 4 个成员函数外,其它几个成员函数的具体功能。


图 2 set容器迭代器功能示意图

其中,Ei 表示 set 容器中存储的各个元素,它们的值各不相同。

下面程序以 begin()/end() 为例,演示了如何使用图 2 中相关迭代器遍历 set 容器:
#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    //创建并初始化set容器
    std::set<std::string> myset{ "http://c.biancheng.net/java/",
                                 "http://c.biancheng.net/stl/",
                                 "http://c.biancheng.net/python/"
    };
    //利用双向迭代器,遍历myset
    for (auto iter = myset.begin(); iter != myset.end(); ++iter) {
        cout << *iter << endl;
    }
    return 0;
}
程序执行结果为:

http://c.biancheng.net/java/
http://c.biancheng.net/python/
http://c.biancheng.net/stl/

再次强调,正如程序第 15 行代码所示的那样,因为 iter 迭代器指向的是 set 容器存储的某个元素,而不是键值对,因此通过 *iter 可以直接获取该迭代器指向的元素的值。


除此之外,如果只想遍历 set 容器中指定区域内的部分数据,则可以借助 find()、lower_bound() 以及 upper_bound() 实现。通过调用它们,可以获取一个指向指定元素的迭代器。

需要特别指出的是,equal_range(val) 函数的返回值是一个 pair 类型数据,其包含 2 个迭代器,表示 set 容器中和指定参数 val 相等的元素所在的区域,但由于 set 容器中存储的元素各不相等,因此该函数返回的这 2 个迭代器所表示的范围中,最多只会包含 1 个元素。

举个例子:
#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    //创建并初始化set容器
    std::set<std::string> myset{ "http://c.biancheng.net/java/",
                                 "http://c.biancheng.net/stl/",
                                 "http://c.biancheng.net/python/"
    };
   
    set<string>::iterator iter = myset.find("http://c.biancheng.net/python/");
    for (;iter != myset.end();++iter)
    {
        cout << *iter << endl;
    }
    return 0;
}
程序执行结果为:

http://c.biancheng.net/python/
http://c.biancheng.net/stl/

值得一提的是,虽然 C++ STL 标准中,set 类模板中包含 lower_bound()、upper_bound()、equal_range() 这 3 个成员函数,但它们更适用于 multiset 容器,几乎不会用于操作 set 容器。

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