Iteradores

Parte da seção Programação Orientada a Objetos do Journey de C++ da Coddy. Lição 72 de 104.

Iteradores são objetos que atuam como uma ponte entre contêineres e algoritmos. Eles fornecem uma maneira uniforme de acessar elementos em qualquer contêiner, independentemente de como esse contêiner armazena seus data internamente. Pense em um iterador como um ponteiro generalizado que sabe como percorrer um contêiner.

Todo contêiner da STL fornece os métodos begin() e end(). O iterador begin() aponta para o primeiro elemento, enquanto end() aponta para uma posição após o último elemento — um sentinela que marca onde parar:

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> nums = {10, 20, 30};
    
    for (std::vector<int>::iterator it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";  // Desreferenciar para obter o valor
    }
    // Saída: 10 20 30
}

A palavra-chave auto simplifica significativamente as declarações de iteradores:

for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    *it *= 2;  // Modificar elementos através do iterador
}
// nums agora é {20, 40, 60}

Os iteradores vêm em diferentes categorias com base em suas capacidades. Iteradores de acesso aleatório (como os de vector) oferecem suporte a operações aritméticas, como it + 3 ou it1 - it2.

Iteradores bidirecionais (de list, map) podem avançar e retroceder com ++ e --. Iteradores de avanço podem se mover apenas em uma direção.

Para a travessia reversa, use rbegin() e rend():

for (auto rit = nums.rbegin(); rit != nums.rend(); ++rit) {
    std::cout << *rit << " ";  // Imprime em ordem inversa
}

Desafio

Fácil

Vamos criar um sistema de controle de inventário que usa iteradores para percorrer e manipular coleções de itens. Você praticará o uso de diferentes tipos de iteradores para navegar pelos dados de várias maneiras.

Você organizará seu código em dois arquivos:

Inventory.h: defina uma classe Inventory que gerencie uma coleção de quantidades de itens armazenadas em um std::vector<int>.
Sua classe deve fornecer estes métodos:
- addItem(int quantity): adiciona uma quantidade de item ao inventário
- printForward(): usa iteradores com begin() e end() para imprimir todas as quantidades separadas por espaços, seguidas por uma nova linha
- printReverse(): usa iteradores reversos com rbegin() e rend() para imprimir todas as quantidades na ordem inversa, separadas por espaços, seguidas por uma nova linha
- doubleAll(): usa iteradores para percorrer o vetor e dobrar cada quantidade no próprio local
- getTotal(): usa iteradores para calcular e retornar a soma de todas as quantidades
Use a palavra-chave auto nas declarações dos iteradores para manter o código limpo.
main.cpp: leia quatro entradas inteiras (cada uma em uma linha separada) que representem as quantidades dos itens.
Crie um Inventory e adicione as quatro quantidades. Em seguida, demonstre o uso de iteradores:
1. Imprima Forward: seguido da chamada de printForward()
2. Imprima Reverse: seguido da chamada de printReverse()
3. Imprima Total: <sum> usando getTotal()
4. Chame doubleAll() para modificar as quantidades
5. Imprima After doubling: seguido da chamada de printForward()
6. Imprima New total: <sum> usando getTotal()

Por exemplo, com as entradas 10, 25, 15 e 30:

Forward: 10 25 15 30 
Reverse: 30 15 25 10 
Total: 80
After doubling: 20 50 30 60 
New total: 160

Este desafio permite que você pratique tanto a leitura de elementos por meio de iteradores (para imprimir e somar) quanto a modificação de elementos por meio de iteradores (para dobrar). Você também verá como os iteradores reversos tornam a travessia para trás simples, sem qualquer manipulação de índices.

Experimente você mesmo

#include <iostream>
#include "Inventory.h"

using namespace std;

int main() {
    // Ler quatro entradas inteiras
    int q1, q2, q3, q4;
    cin >> q1;
    cin >> q2;
    cin >> q3;
    cin >> q4;

    // TODO: Criar um objeto Inventory

    // TODO: Adicionar todas as quatro quantidades ao inventário

    // TODO: Imprimir "Forward: " e então chamar printForward()

    // TODO: Imprimir "Reverse: " e então chamar printReverse()

    // TODO: Imprimir "Total: " seguido do resultado de getTotal()

    // TODO: Chamar doubleAll() para modificar as quantidades

    // TODO: Print "After doubling: " then call printForward()

    // TODO: Imprimir "New total: " seguido do resultado de getTotal()

    return 0;
}