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使用哨兵终止迭代

对于STL算法和基于范围的for循环来说，都会假设迭代的位置是提前知道的。在有些情况下，并不是这样，我们在迭代器到达末尾之前，我们是很难确定结束的位置在哪里。

这里使用C风格的字符串来举例，我们在编译时无法知道字符串的长度，只能在运行时使用某种方法进行判断。字符串遍历的代码如下所示：

for (const char *c_ponter = some_c_string; *c_pointer != '\0'; ++c_pointer) {
    const char c = *c_pointer;
    // do something with c
}

对于基于范围的for循环来说，我们可以将这段字符串包装进一个std::string实例中，std::string提供begin()和end()函数：

for (char c : std::string(some_c_string)) { /* do something with c */ }

不过，std::string在构造的时候也需要对整个字符串进行遍历。C++17中加入了std::string_view，但在构造的时候也会对字符串进行一次遍历。对于比较短的字符串来说这是没有必要的，不过对于其他类型来说就很有必要。std::istream_iterator可以用来从std::cin捕获输入，当用户持续输入的时候，其end迭代器并不能指向输入字符串真实的末尾。

C++17添加了一项新的特性，其不需要begin迭代器和end迭代器是同一类型的迭代器。本节我们看看，这种小修改的大用途。

How to do it...

本节，我们将在范围类中构造一个迭代器，其就不需要知道字符串的长度，也就不用提前找到字符串结束的位置。

  1. 包含必要的头文件。

    #include <iostream>

  2. 迭代器哨兵是本节的核心内容。奇怪的是，它的定义完全是空的。

    class cstring_iterator_sentinel {};

  3. 我们先来实现迭代器。其包含一个字符串指针，指针指向的容器就是我们要迭代的：

    class cstring_iterator {
	const char *s {nullptr};

  4. 构造函数只是初始化内部字符串指针，对应的字符串是外部输入。显式声明构造函数是为了避免字符串隐式转换为字符串迭代器:

    public:
    explicit cstring_iterator(const char *str)
    	: s{str}
    {}

  5. 当对迭代器进行解引用，其就会返回对应位置上的字符：

    	char operator*() const { return *s; }

  6. 累加迭代器只增加迭代器指向字符串的位置：

        cstring_iterator& operator++() {
        ++s;
        return *this;
    }

  7. 这一步是最有趣的。我们为了比较，实现了!=操作符。不过，这次我们不会去实现迭代器的比较操作，这次迭代器要和哨兵进行比较。当我们比较两个迭代器时，在当他们指向的位置相同时，我们可以认为对应范围已经完成遍历。通过和空哨兵对象比较，当迭代器指向的字符为\0字符时，我们可以认为到达了字符串的末尾。

        bool operator!=(const cstring_iterator_sentinel) const {
    	return s != nullptr && *s != '\0';
    }
};

  8. 为了使用基于范围的for循环，我们需要一个范围类，用来指定begin和end迭代器：

    class cstring_range {
	const char *s {nullptr};

  9. 实例化时用户只需要提供需要迭代的字符串：

    public:
    cstring_range(const char *str)
    	: s{str}
    {}

  10. begin()函数将返回一个cstring_iterator迭代器，其指向了字符串的起始位置。end()函数会返回一个哨兵类型。需要注意的是，如果不使用哨兵类型，这里将返回一个迭代器，这个迭代器要指向字符串的末尾，但是我们无法预知字符串的末尾在哪里。

    cstring_iterator begin() const {
   		return cstring_iterator{s};
    }
    cstring_iterator_sentinel end() const {
    	return {};
    }
};

  1. 类型定义完，我们就来使用它们。例子中字符串是用户输入，我们无法预知其长度。为了让使用者给我们一些输入，我们的例子会判断是否有输入参数。

    int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2) {
        std::cout << "Please provide one parameter.\n";
        return 1;
    }

  2. 当程序运行起来时，我们就知道argv[1]中包含的是使用者的字符串。

        for (char c : cstring_range(argv[1])) {
    	std::cout << c;
    }
    std::cout << '\n';
}

  3. 编译运行程序，就能得到如下的输出：

    $ ./main "abcdef"
abcdef

循环会将所有的字符打印出来。这是一个很小的例子，只是为了展示如何使用哨兵确定迭代的范围。当在无法获得end迭代器的位置时，这是一种很有用的方法。当能够获得end迭代器时，就不需要使用哨兵了。