C++——STL中的迭代器（Iterator）补充

引言

在C++标准模板库（STL）中，迭代器是一个核心概念，它为访问和操作容器中的元素提供了统一的接口。无论是数组、链表、哈希表，还是其他数据结构，迭代器都可以通过标准化的方式进行遍历和操作。掌握迭代器的使用是高效利用STL的关键。本篇文章将深入探讨STL中的迭代器，包括其种类、特性、实际应用场景以及一些常见问题。

STL中的迭代器概述

迭代器的基本概念

迭代器是STL中用于访问容器元素的对象。它类似于指针，通过迭代器可以访问和操作容器中的每一个元素。迭代器为容器提供了统一的访问方式，使得算法可以独立于具体容器的实现而进行操作。

迭代器的基本功能包括：

解引用：通过迭代器访问指向的元素。
递增：将迭代器移动到下一个元素。
递减：将迭代器移动到前一个元素（对于双向迭代器）。
比较：判断两个迭代器是否相等或不相等。

迭代器的种类

STL中的迭代器根据其功能和操作能力可以分为五种类型：

输入迭代器（Input Iterator）
输出迭代器（Output Iterator）
前向迭代器（Forward Iterator）
双向迭代器（Bidirectional Iterator）
随机访问迭代器（Random Access Iterator）

每种迭代器类型支持不同的操作，具有不同的特性。了解这些迭代器的特性对于选择合适的迭代器和编写高效的代码至关重要。

常用迭代器类型的详细介绍

输入迭代器

输入迭代器是最基本的迭代器类型，支持读取操作。它可以用于从容器中读取元素，但不能进行写操作。输入迭代器允许前向遍历容器，并且每个元素只能读取一次。

特点：

只支持读取操作。
只能进行单向遍历。
适用于需要从容器中读取数据但不需要修改的场景。

示例代码：

cppCopy Code
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int>::iterator it = v.begin();

    // 通过输入迭代器遍历容器
    while (it != v.end()) {
        std::cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出迭代器

输出迭代器允许对容器进行写操作。它可以用于将数据写入容器，但不支持读取操作。输出迭代器也只允许单向遍历。

特点：

只支持写入操作。
只能进行单向遍历。
适用于需要向容器中写入数据但不需要读取的场景。

示例代码：

cppCopy Code
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> v(5);
    std::vector<int>::iterator it = v.begin();

    // 通过输出迭代器向容器中写入数据
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        *it = i * 2;
        ++it;
    }

    // 打印容器内容
    for (const auto& val : v) {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

前向迭代器

前向迭代器支持多次遍历同一个容器，并且可以在遍历过程中读取和写入数据。前向迭代器可以移动到下一个元素，但不能向后移动。

特点：

支持读取和写入操作。
支持单向遍历，但允许多次遍历。
适用于需要多次遍历容器的场景。

示例代码：

cppCopy Code
#include <iostream>
#include <list>
#include <iterator>

int main() {
    std::list<int> l = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::list<int>::iterator it = l.begin();

    // 使用前向迭代器修改容器元素
    while (it != l.end()) {
        *it += 10;
        ++it;
    }

    // 打印容器内容
    for (const auto& val : l) {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

双向迭代器

双向迭代器支持在容器中向前和向后移动。这种迭代器比前向迭代器功能更多，可以在容器中进行双向遍历。

特点：

支持读取和写入操作。
支持双向遍历。
适用于需要在容器中进行双向遍历的场景。

示例代码：

cppCopy Code
#include <iostream>
#include <deque>
#include <iterator>

int main() {
    std::deque<int> d = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::deque<int>::iterator it = d.begin();

    // 使用双向迭代器向后遍历
    while (it != d.end()) {
        std::cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    std::cout << std::endl;

    // 使用双向迭代器向前遍历
    --it; // 回到最后一个元素
    while (it != d.begin()) {
        std::cout << *it << " ";
        --it;
    }
    std::cout << *it << std::endl; // 打印第一个元素

    return 0;
}

随机访问迭代器

随机访问迭代器是最强大的迭代器，支持任意位置的元素访问。这种迭代器允许在容器中进行随机访问、移动到任意位置，以及进行算术运算。

特点：

支持读取和写入操作。
支持任意位置的访问和随机移动。
适用于需要进行随机访问的场景，如数组和std::vector。

示例代码：

cppCopy Code
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int>::iterator it = v.begin();

    // 使用随机访问迭代器进行任意位置的访问
    std::cout << "Element at position 2: " << *(it + 2) << std::endl;
    std::cout << "Element at position 4: " << *(it + 4) << std::endl;

    // 通过随机访问迭代器进行算术运算
    it += 2; // 移动到第3个

C++——STL中的迭代器（Iterator）补充

目录

引言

STL中的迭代器概述

迭代器的基本概念

迭代器的种类

常用迭代器类型的详细介绍

输入迭代器

输出迭代器

前向迭代器

双向迭代器

随机访问迭代器