C++ (stl) 和 Java 中的迭代器，在概念上有区别吗？

Question

在离开了一段时间并试图清除旧瓜后，我将回到 C++。

在 Java 中，迭代器是容器的接口，具有以下方法： hasNext() 、 next()和remove() 。 hasNext()的存在意味着它具有对正在遍历的容器的限制的概念。

//with an Iterator
Iterator<String> iter = trees.iterator();
while (iter.hasNext()) 
{
    System.out.println(iter.next());
}

在 C++ 标准模板库中，迭代器似乎表示支持operator++和operator==的数据类型或类，但没有内置限制的概念，因此在前进到下一项之前需要进行比较。 在正常情况下，用户必须通过比较两个迭代器来检查限制，第二个迭代器是容器端。

vector<int> vec;
vector<int>::iterator iter;

// Add some elements to vector
v.push_back(1);
v.push_back(4);
v.push_back(8);

for (iter= v.begin(); iter != v.end(); iter++)
{
    cout << *i << " "; //Should output 1 4 8
}

有趣的是，在 C++ 中，指针是指向数组的迭代器。 STL 采用了现有的内容并围绕它建立了约定。

我想念的还有什么更微妙的地方吗？

Answer 1

也许更理论化一点。 在数学上，C++ 中的集合可以描述为迭代器的半开区间，即一个迭代器指向集合的开头，一个迭代器指向最后一个元素的后面。

这个约定开辟了许多可能性。 算法在 C++ 中的工作方式，它们都可以应用于更大集合的子序列。 要在 Java 中实现这样的功能，您必须围绕现有集合创建一个包装器，该集合返回不同的迭代器。

Frank 已经提到了迭代器的另一个重要方面。 迭代器有不同的概念。 Java迭代器对应于C++的输入迭代器，即只读迭代器，一次只能递增一步，不能倒退。

在另一个极端，您有 C 指针，它们与 C++ 的随机访问迭代器概念完全对应。

总而言之，与 C 指针或 Java 迭代器相比，C++ 提供了更丰富、更纯粹的概念，可以应用于更广泛的任务。

Answer 2

是的，存在很大的概念差异。 C++ 使用不同的迭代器“类”。 有些用于随机访问（与 Java 不同），有些用于前向访问（如 java）。 甚至其他人也用于写入数据（例如用于transform ）。

请参阅C++ 文档中的迭代器概念：

• 输入迭代器
• 输出迭代器
• 前向迭代器
• 双向迭代器
• 随机访问迭代器

与 Java/C# 的微不足道的迭代器相比，这些更有趣和强大。 希望这些约定将使用 C++0x 的Concepts进行编纂。

Answer 3

如前所述，Java 和 C# 迭代器描述了一个混合的位置（状态）和范围（值），而 C++ 迭代器将位置和范围的概念分开。 C++ 迭代器分别代表“我现在在哪里”和“我可以去哪里？”。

无法复制 Java 和 C# 迭代器。 您无法恢复以前的位置。 常见的 C++ 迭代器可以。

考虑这个例子：

// for each element in vec
for(iter a = vec.begin(); a != vec.end(); ++a){
  // critical step!  We will revisit 'a' later.
  iter cur = a; 
  unsigned i = 0;
  // print 3 elements
  for(; cur != vec.end() && i < 3; ++cur, ++i){
      cout << *cur << " ";
  }
  cout << "\n";
}

单击上面的链接查看程序输出。

这个相当愚蠢的循环遍历一个序列（仅使用前向迭代器语义），打印 3 个元素的每个连续子序列一次（以及最后几个较短的子序列）。 但是假设 N 个元素，每行 M 个元素而不是 3 个，这个算法仍然是 O(N*M) 迭代器增量和 O(1) 空间。

Java 风格的迭代器缺乏独立存储位置的能力。 你要么

• 丢失 O(1) 空间，使用（例如）大小为 M 的数组在迭代时存储历史记录
• 将需要遍历列表 N 次，使 O(N^2+N*M) 时间
• 或者使用具有 GetAt 成员函数的具体 Array 类型，失去通用性和使用链表容器类型的能力。

由于只有向前迭代机制，在此例子中，我能交换与名单没有问题。 这对于编写通用算法至关重要，例如搜索、延迟初始化和评估、排序等。

无法保持状态最接近于 C++ STL 输入迭代器，在其上构建的算法很少。

Answer 4

指向数组元素的指针实际上是数组的迭代器。

正如您所说，在 Java 中，迭代器比 C++ 对底层容器有更多的了解。 C++ 迭代器是通用的，一对迭代器可以表示任何范围：这可以是一个容器的子范围，一个跨多个容器的范围（参见http://www.justsoftwaresolutions.co.uk/articles/pair_iterators.pdf或http://www.boost.org/doc/libs/1_36_0/libs/iterator/doc/zip_iterator.html ）甚至一系列数字（参见http://www.boost.org/doc/libs/1_36_0 /libs/iterator/doc/counting_iterator.html )

迭代器类别标识您可以使用给定的迭代器做什么和不能做什么。

Answer 5

对我来说，根本的区别在于 Java 迭代器指向项之间，而 C++ STL 迭代器指向项。

Answer 6

关于差异有很多很好的答案，但我觉得 Java 迭代器最让我烦恼的事情没有被强调——你不能多次读取当前值。 这在很多场景中非常有用，尤其是在合并迭代器时。

在 C++ 中，您有一个方法来推进迭代器并读取当前值。 读取它的值不会推进迭代； 所以你可以多次阅读它。 这对于 Java 迭代器是不可能的，我最终创建了执行此操作的包装器。

旁注：创建包装器的一种简单方法是使用现有的包装器——来自 Guava 的PeekingIterator 。

Answer 7

C++ 迭代器是指针概念的概括； 它们使其适用于更广泛的情况。 这意味着它们可以用来做诸如定义任意范围之类的事情。

Java 迭代器是相对愚蠢的枚举器（虽然不像 C# 那样糟糕；至少 Java 有 ListIterator 并且可以用来改变集合）。

Answer 8

在按顺序迭代数组内容的平凡情况下，迭代器仅等效于指针。 迭代器可以从任意数量的其他来源提供对象：来自数据库、文件、网络、其他一些计算等。

Answer 9

C++ 库（以前称为 STL 的部分）迭代器旨在与指针兼容。 Java，没有指针算法，可以自由地对程序员更友好。

在 C++ 中，您最终不得不使用一对迭代器。 在 Java 中，您可以使用迭代器或集合。 迭代器应该是算法和数据结构之间的粘合剂。 为 1.5+ 编写的代码很少需要提及迭代器，除非它正在实现特定的算法或数据结构（大多数程序员不需要这样做）。 由于 Java 使用动态多态性子集等，因此更容易处理。