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C++ STL advance()函数用法详解

通过前面的学习,已经讲解了 C++ STL 标准库中所有的基础迭代器以及迭代器适配器的用法。但除此之外,为了方便用户操作这些迭代器,C++ STL 标准库中还提供有一些辅助函数,如表 1 所示。

表 1 C++ STL迭代器辅助函数
迭代器辅助函数 功能
advance(it, n) it 表示某个迭代器,n 为整数。该函数的功能是将 it 迭代器前进或后退 n 个位置。
distance(first, last) first 和 last 都是迭代器,该函数的功能是计算 first 和 last 之间的距离。
begin(cont) cont 表示某个容器,该函数可以返回一个指向 cont 容器中第一个元素的迭代器。
end(cont) cont 表示某个容器,该函数可以返回一个指向 cont 容器中最后一个元素之后位置的迭代器。
prev(it) it 为指定的迭代器,该函数默认可以返回一个指向上一个位置处的迭代器。注意,it 至少为双向迭代器。
next(it) it 为指定的迭代器,该函数默认可以返回一个指向下一个位置处的迭代器。注意,it 最少为前向迭代器。

本节先讲解 advance() 函数,其他函数后续章节会做详细介绍。

C++ STL advance()函数

advance() 函数用于将迭代器前进(或者后退)指定长度的距离,其语法格式如下:

template <class InputIterator, class Distance>
    void advance (InputIterator& it, Distance n);

其中 it 指的是目标迭代器,n 通常为一个整数。

需要注意的是,如果 it 为输入迭代器或者前向迭代器,则 n 必须为一个正数,即表示将 it 右移(前进) n 个位置;反之,如果 it 为双向迭代器或者随机访问迭代器,则 n 为正数时表示将 it 右移(前进) n 个位置,n 为负数时表示将 it 左移(后退) n 个位置。

另外,根据 it 类型是否为随机访问迭代器,advance() 函数底层采用了不同的实现机制:
  • 当 it 为随机访问迭代器时,由于该类型迭代器支持 p+n 或者 p-n(其中 p 就是一个随机访问迭代器)运算,advance() 函数底层采用的就是 it+n 操作实现的;
  • 当 it 为其他类型迭代器时,它们仅支持进行 ++ 或者 -- 运算,这种情况下,advance() 函数底层是通过重复执行 n 个 ++ 或者 -- 操作实现的。

值得一提的是,advance() 函数定义在<iterator>头文件,并位于 std 命名空间中。因此,程序在使用该函数之前,应包含如下 2 行代码:
#include <iterator>
using namespace std;

第二行代码不是必须的,但如果不引用,则后续在使用 advance() 函数时,需要额外标注 std 命名空间(强烈建议初学者使用)。


为了让读者更好地知晓 advance() 函数的功能,首先以 forward_list 容器(仅支持使用前向迭代器)为例,下面程序演示了 advance() 函数的功能:
#include <iostream>     // std::cout
#include <iterator>     // std::advance
#include <forward_list>
using namespace std;
int main() {
    //创建一个 forward_list 容器
    forward_list<int> mylist{1,2,3,4};
    //it为前向迭代器,其指向 mylist 容器中第一个元素
    forward_list<int>::iterator it = mylist.begin();
    //借助 advance() 函数将 it 迭代器前进 2 个位置
    advance(it, 2);
    cout << "*it = " << *it;
    return 0;
}
程序执行结果为:

*it = 3

此程序中,由于 it 为前向迭代器,其只能进行 ++ 操作,即只能前进(右移),所以 advance() 函数的第 2 个参数只能为正数。

下面程序以 vector 容器为例,演示了 advance() 函数的功能:
#include <iostream>     // std::cout
#include <iterator>     // std::advance
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    //创建一个 vector 容器
    vector<int> myvector{1,2,3,4};
    //it为随机访问迭代器,其指向 myvector 容器中第一个元素
    vector<int>::iterator it = myvector.begin();
    //借助 advance() 函数将 it 迭代器前进 2 个位置
    advance(it, 2);
    cout << "1、*it = " << *it << endl;

    //继续使用it,其指向 myvector 容器中最后一个元素之后的位置
    it = myvector.end();
    //借助 advance() 函数将 it 迭代器后退 3 个位置
    advance(it, -3);
    cout << "2、*it = " << *it;
    return 0;
}
程序执行结果为:

1、*it = 3
2、*it = 2

注意,advance() 函数本身不会检测 it 迭代器移动 n 个位置的可行性,如果 it 迭代器的移动位置超出了合理范围,it 迭代器的指向将无法保证,此时使用 *it 将会导致程序崩溃。

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