[C++ STL] 반복자 iterator 종류 및 사용법 정리

C++ 로 코딩테스트를 준비하던 도중, vector 이터레이터는 +1이 가능한데 list 이터레이터는 +1이 불가능한 이유가 궁금해서 공부하고 정리해보겠습니당~

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Iterator 반복자 

 ' 어떤 container(자료구조)에 접근하든 동일한 방법으로 접근하기 위해서 제공되는 객체 '

 

 

 일종의 포인터와 비슷한 iterator는 라이브러리의 방식대로 자료구조를 액세스하기 위해서 존재합니다.

 

 C++ STL이 제공하는 자료구조는 각자 서로 다른 방법으로 내부의 요소에 접근합니다. 자료구조마다 각기 다른 방식으로 자료구조를 탐색하기 때문에, 반복자에도 여러가지 종류가 있습니다. 따라서 vector 이터레이터는 +1이 가능한 반면에, list 이터레이터는 +1이 불가능합니다. 

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Iterator로 가능한 작업

1. 자료 구조 안에 있는 요소를 구별하기

2. 자료 구조 안에 있는 요소의 값 확인하기

3. 해당 컨테이너가 제공하는 연산으로 자료구조 안에 있는 요소들 간에 이동하기

     - (자료구조의 성질을 기반으로 처리할 수 있는 연산들 한정) 

4. 포인터와 비슷하게 간접 참조하기

    = 포인터 변수가 저장하고 있는 주소를 찾아가서 그 주소에 있는 변수를 사용하는 연산자 

 

 

Iterator로 불가능한 작업

1. 컨테이너에 없는 요소를 가리키면 에러가 발생

2. 컨테이너가 중간에 변경될 경우 기존의 iterator는 정상적으로 작동 불가능

 

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Iterator의 종류

 STL의 모든 컨테이너 혹은 함수들은 다양한 종류의 Iterator를 지원합니다. 이때, Iterator중에서 어떤 종류의 Iterator를 지원 하느냐에 따라 사용할 수 있는 연산과 함수들이 달라집니다. 반복자는 input, output, forward, bidirectional, random access로 갈 수록 가능한 작업들이 많아집니다. 

 

 따라서 컨테이너마다 지원하는 반복자의 종류가 다르기 때문에, 사용하고자 하는 컨테이너가 지원하는 Iterator가 어떤 종류인지 알아야합니다. 

 

1. 입력 반복자 (input iterator) : istream_iterator

2. 출력 반복자 (output iterator) : ostream_iterator, inserter, front_inserter, back_inserter

3. 순방향 반복자 (forward iterator)

4. 양방향 반복자 (bidirectional iterator) : list, set, multiset, map, multimap

5. 임의 접근 반복자 (Random access iterator) : 일반 포인터, vector, deque

 

* stack, queue, priority_queue 는 어댑터 컨테이너이기 때문에 iterator를 사용하지 않는다.

* 어댑터 컨테이너 : 기존 컨테이너의 인터페이스를 제한하여 만든 기능이 제한되거나 변형된 컨테이너, 특정 형태의 동작만을 수행한다.

 

C++ 레퍼런스 번역 출처 : https://cplusplus.com/reference/iterator/

 

 

 

 모든 이터레이터는 ++ (증가 연산자) 사용과 iterator의 선언이 가능합니다. 입력(input)및 출력 반복자(output iterator)는 가장 제한된 유형의 반복자입니다.

 

 입력 반복자(input iterator)의 경우 ++, ==, != 연산이 가능하며, dereference를 통해 참조된 값을 읽기(Read)만 가능합니다.

 

 출력 반복자(output iterator)의 경우 ++ 연산만 가능하며, 쓰기(Write)만 가능합니다. 

 순방향 반복자(forward iterator)는 입력 반복자의 모든 기능을 가지며 , const iterator가 아닌 경우 출력 반복자의 기능도 갖습니다. 단, 범위를 반복하는 한 방향(정방향)으로 제한됩니다. vector,list,map,set,dequeue과 같은 모든 표준 컨테이너는 최소한 정방향 반복자 유형을 지원합니다. 즉, 읽기(Read) 쓰기(Write) 접근(Access)이 가능하며, ++,==,!= 연산이 가능합니다.

*const iterator: iterator와 달리 값을 수정할 수 없는 iterator

 양방향 반복자(bidirectional)는 정방향 반복자와 비슷하지만 역방향으로 반복할 수도 있습니다. 따라서, ++연산과 더불어 --연산도 가능합니다. 읽기(Read) 쓰기(Write) 접근(Access)이 가능하며 비교 연산 ==, !=도 가능합니다. list, set, map은 양방향 반복자를 지원합니다. 이 양방향 반복자를 지원하지 않는 컨테이너는 알고리즘 헤더의 reverse() 함수를 사용할 수 없습니다. 

랜덤 액세스 반복자(Random Access)는 양방향 반복자 의 모든 기능을 구현하고 범위에 비순차적으로 액세스하는 기능도 있습니다.사이에 있는 모든 요소를 ​​반복하지 않고 반복자에 오프셋 값을 적용하여 멀리 있는 요소에 직접 액세스할 수 있습니다. 이러한 반복자는 표준 포인터와 유사한 기능을 갖습니다(포인터는 이 범주의 반복자입니다).  따라서, 배열처럼 [ ] 인덱스로 접근이 가능합니다. 즉, 읽기(Read) 쓰기(Write) 접근(Access)이 가능하며, ++,--, + , - 산술 연산과 ==,!=, > , < , >= , <= 비교연산이 가능합니다. vector, deque는 랜덤액세스 반복자를 지원합니다.

* 첨자 연산 [], itr[n] ==*(itr+n)

 

참고 사이트:

https://cplusplus.com/reference/iterator/

https://ansohxxn.github.io/stl/chapter16-2/

https://spenshi.tistory.com/entry/C-%EB%B0%98%EB%B3%B5%EC%9E%90iterator

https://www.geeksforgeeks.org/output-iterators-cpp/