遍历容器 Java风格和STL风格 foreach

http://www.devbean.net/2013/01/qt-study-road-2-iterator/

上一节我们大致了解了有关存储容器的相关内容。对于所有的容器，最常用的操作就是遍历。本章我们将详细了解有关遍历器的内容。

尽管这个问题不是本章需要考虑的，但是我们还是需要来解释下，为什么要有遍历器。没有遍历器时，如果我们需要向外界提供一个列表，我们通常会将其返回：

1234	QList<int> intlist() const{ return list;}

这么做的问题是：向用户暴露了集合的内部实现。用户知道，原来你用的就是一个

QList

啊~那我就可以向里面增加东西了，或者修改其中的内容。有时这不是我们所期望的。很多时候，我们只是想提供用户一个集合，只允许用户知道这个集合中有什么，而不是对它进行修改。为此，我们希望有这么一种对象：通过它就能够提供一种通用的访问集合元素的方法，不管底层的集合是链表还是散列，都可以通过这种对象实现。这就是遍历器。Qt 的容器类提供了两种风格的遍历器：Java 风格和 STL 风格。这两种风格的遍历器在通过非 const 函数对集合进行修改时都是不可用的。

Java 风格的遍历器

Java 风格的遍历器是在 Qt4 首先引入的，是 Qt 应用程序首先推荐使用的形式。这种风格比起 STL 风格的遍历器更方便。方便的代价就是不如后者高效。它们的 API 非常类似于 Java 的遍历器类，故名。每一种容器都有两种 Java 风格的遍历器：一种提供只读访问，一种提供读写访问：

容器	只读遍历器	读写遍历器
QList<T> , QQueue<T>	QListIterator<T>	QMutableListIterator<T>
QLinkedList<T>	QLinkedListIterator<T>	QMutableLinkedListIterator<T>
QVector<T> , QStack<T>	QVectorIterator<T>	QMutableVectorIterator<T>
QSet<T>	QSetIterator<T>	QMutableSetIterator<T>
QMap<Key, T> , QMultiMap<Key, T>	QMapIterator<T>	QMutableMapIterator<T>
QHash<Key, T> , QMultiHash<Key, T>	QHashIterator<T>	QMutableHashIterator<T>

这里我们只讨论

QList

和

QMap

的遍历器。

QLinkedList

、

QVector

和

QSet

的遍历器接口与

QList

的是一样的；

QHash

遍历器的接口则同

QMap

是一样的。不同于下面我们将要介绍的 STL 风格的遍历器，Java 风格的遍历器指向的是两个元素之间的位置，而不是指向元素本身。因此，它们可能会指向集合第一个元素之前的位置，也可能指向集合的最后一个元素之后的位置，如下图所示：

我们通过下面的代码看看如何使用这种遍历器：

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QList<QString> list; list << "A" << "B" << "C" << "D"; QListIterator<QString> i(list); while (i.hasNext()) { qDebug() << i.next(); }

首先，我们使用 list 对象创建一个遍历器。刚刚创建完成时，该遍历器位于第一个元素之前（也就是 A 之前）。我们通过调用

hasNext()

函数判断遍历器之后的位置上有无元素。如果有，调用

next()

函数将遍历器跳过其后的元素。

next()

函数返回刚刚跳过的元素。当然，我们也可以使用

hasPrevious()

和

previous()

函数来从尾部开始遍历，详细内容可以参考
API 文档。

QListIterator

是只读遍历器，不能插入或者删除数据。如果需要这些操作，我们可以使用

QMutableListIterator

。来看下面的代码：

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QMutableListIterator<int> i(list);while (i.hasNext()) { if (i.next() % 2 != 0) { i.remove(); }}

这段代码使用

QMutableListIterator

遍历集合，如果其值是奇数则将其删除。在每次循环中都要调用

next()

函数。正如前面所说，它会跳过其后的一个元素。

remove()

函数会删除我们刚刚跳过的元素。调用

remove()

函数并不会将遍历器置位不可用，因此我们可以连续调用这个函数。向前遍历也是类似的，这里不再赘述。如果我们需要修改已经存在的元素，使用

setValue()

函数。例如：

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QMutableListIterator<int> i(list); while (i.hasNext()) { if (i.next() > 128) { i.setValue(128); } }

如同

remove()

函数，

setValue()

也是对刚刚跳过的元素进行操作。实际上，

next()

函数返回的是集合元素的非
const 引用，因此我们根本不需要调用

setValue()

函数：

1234	QMutableListIterator<int> i(list);while (i.hasNext()) { i.next() *= 2;}

QMapItrator

也是类似的。例如，使用

QMapItrator

我们可以将数据从

QMap

复制到

QHash

：

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QMap<int, QWidget *> map; QHash<int, QWidget *> hash; QMapIterator<int, QWidget *> i(map); while (i.hasNext()) { i.next(); hash.insert(i.key(), i.value()); }

STL 风格的遍历器

STL 风格的遍历器从 Qt 2.0 就开始提供。这种遍历器能够兼容 Qt 和 STL 的通用算法，并且为速度进行了优化。同 Java 风格遍历器类似，Qt 也提供了两种 STL 风格的遍历器：一种是只读访问，一种是读写访问。我们推荐尽可能使用只读访问，因为它们要比读写访问的遍历器快一些。

容器	只读遍历器	读写遍历器
QList<T> , QQueue<T>	QList<T>::const_iterator	QList<T>::iterator
QLinkedList<T>	QLinkedList<T>::const_iterator	QLinkedList<T>::iterator
QVector<T> , QStack<T>	QVector<T>::const_iterator	QVector<T>::iterator
QSet<T>	QSet<T>::const_iterator	QSet<T>::iterator
QMap<Key, T> , QMultiMap<Key, T>	QMap<Key, T>::const_iterator	QMap<Key, T>::iterator
QHash<Key, T> , QMultiHash<Key, T>	QHash<Key, T>::const_iterator	QHash<Key, T>::iterator

STL 风格的遍历器具有类似数组指针的行为。例如，我们可以使用 ++ 运算符让遍历器移动到下一个元素，使用 * 运算符获取遍历器所指的元素。对于

QVector

和

QStack

，虽然它们是在连续内存区存储元素，遍历器类型是

typedef
T *

，

const_iterator

类型则是

typedef
const T *

。

我们还是以

QList

和

QMap

为例，理由如上。下面是有关

QList

的相关代码：

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QList<QString> list;list << "A" << "B" << "C" << "D"; QList<QString>::iterator i;for (i = list.begin(); i != list.end(); ++i) { *i = (*i).toLower();}

不同于 Java 风格遍历器，STL 风格遍历器直接指向元素本身。容器的

begin()

函数返回指向该容器第一个元素的遍历器；

end()

函数返回指向该容器最后一个元素之后的元素的遍历器。

end()

实际是一个非法位置，永远不可达。这是为跳出循环做的一个虚元素。如果集合是空的，

begin()

等于

end()

，我们就不能执行循环。下图是 STL 风格遍历器的示意图：

我们使用

const_iterator

进行只读访问，例如：

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QList<QString>::const_iterator i; for (i = list.constBegin(); i != list.constEnd(); ++i) { qDebug() << *i; }

QMap

和

QHash

的遍历器，*
运算符返回集合键值对。下面的代码，我们打印出

QMap

的所有元素：

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QMap<int, int> map; QMap<int, int>::const_iterator i;for (i = map.constBegin(); i != map.constEnd(); ++i) { qDebug() << i.key() << ":" << i.value();}

由于有隐式数据共享（我们会在后面的章节介绍该部分内容），即使一个函数返回集合中元素的值也不会有很大的代价。Qt API 包含了很多以值的形式返回

QList

或

QStringList

的函数（例如

QSplitter::sizes()

）。如果你希望使用 STL 风格的遍历器遍历这样的元素，应该使用容器的拷贝，例如：

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// 正确的方式 const QList<QString> sizes = splitter->sizes(); QList<QString>::const_iterator i; for (i = sizes.begin(); i != sizes.end(); ++i) ... // 错误的方式 QList<QString>::const_iterator i; for (i = splitter->sizes().begin(); i != splitter->sizes().end(); ++i) ...

这个问题不存在于那些返回集合的 const 或非 const 引用的函数。隐式数据共享对 STL 风格遍历器造成的另外影响是，在容器上运行着非 const 遍历器的时候，不能对容器进行拷贝。Java 风格的遍历器没有这个问题。

foreach

关键字

如果我们仅仅想要遍历集合所有元素，我们可以使用 Qt 的

foreach

关键字。这个关键字是 Qt 特有的，通过预处理器进行处理。C++ 11 也提供了自己的

foreach

关键字，不过与此还是有区别的。

foreach

的语法是

foreach
(variable, container)

。例如，我们使用

foreach

对

QLinkedList

进行遍历：

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QLinkedList<QString> list;...QString str;foreach (str, list) { qDebug() << str;}

这段代码与下面是等价的：

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QLinkedList<QString> list; ... QLinkedListIterator<QString> i(list); while (i.hasNext()) { qDebug() << i.next(); }

如果类型名中带有逗号，比如

QPair<int, int>

，我们只能像上面一样，先创建一个对象，然后使用

foreach

关键字。如果没有逗号，则可以直接在

foreach

关键字中使用新的对象，例如：

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QLinkedList<QString> list; ... foreach (const QString &str, list) { qDebug() << str; }

Qt 会在

foreach

循环时自动拷贝容器。这意味着，如果在遍历时修改集合，对于正在进行的遍历是没有影响的。即使不修改容器，拷贝也是会发生的。但是由于存在隐式数据共享，这种拷贝还是非常迅速的。

因为

foreach

创建了集合的拷贝，使用集合的非 const 引用也不能实际修改原始集合，所修改的只是这个拷贝。