C++中的迭代器

摘要

迭代器类别

1. 输入迭代器（Input Iterator）

2. 输出迭代器（Output Iterator）

3. 前向迭代器（Forward Iterator）

4. 双向迭代器（Bidirectional Iterator）

5. 随机访问迭代器（Random Access Iterator）

总结

引用

摘要

在 C++ 中，迭代器（iterator）是用于遍历容器（如数组、链表、向量等）元素的对象。标准库（STL）中迭代器是一个重要的概念，类似于指针，但功能更强大。

根据不同的功能和特性，迭代器大致可以分为以下几类：

迭代器类别

- 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）

1. 输入迭代器（Input Iterator）

输入迭代器用于读取数据。它们支持只读访问，每个元素只能读取一次。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};std::vector<int>::iterator it = vec.begin();std::cout << "Using input iterator: ";while (it != vec.end()) {std::cout << *it << " ";++it;}std::cout << std::endl;return 0;
}

2. 输出迭代器（Output Iterator）

输出迭代器用于写入数据。它们支持只写访问，每个元素只能写入一次。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>int main() {std::vector<int> vec(5);std::ostream_iterator<int> out_it(std::cout, " ");for (int i = 0; i < 5; ++i) {vec[i] = i + 1;}std::cout << "Using output iterator: ";std::copy(vec.begin(), vec.end(), out_it);std::cout << std::endl;return 0;
}

3. 前向迭代器（Forward Iterator）

前向迭代器支持读写访问，并且可以多次遍历同一个元素，可以向前移动。

#include <iostream>
#include <forward_list>int main() {std::forward_list<int> flist = {1, 2, 3, 4, 5};std::forward_list<int>::iterator it;std::cout << "Using forward iterator: ";for (it = flist.begin(); it != flist.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

4. 双向迭代器（Bidirectional Iterator）

双向迭代器支持读写访问，可以向前和向后移动。

#include <iostream>
#include <list>int main() {std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};std::list<int>::iterator it;std::cout << "Using bidirectional iterator (forward): ";for (it = lst.begin(); it != lst.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;std::cout << "Using bidirectional iterator (backward): ";for (it = lst.end(); it != lst.begin();) {--it;std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

5. 随机访问迭代器（Random Access Iterator）

随机访问迭代器支持读写访问，并且可以以常数时间进行任意跳转，提供了类似指针的算术运算功能。

#include <iostream>
#include <vector>int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};std::vector<int>::iterator it = vec.begin();std::cout << "Using random access iterator: ";for (size_t i = 0; i < vec.size(); ++i) {std::cout << *(it + i) << " ";}std::cout << std::endl;std::cout << "Using random access iterator for arithmetic operations: ";it += 2;std::cout << *it << " ";it -= 1;std::cout << *it << std::endl;return 0;
}

总结

1. 有效性：确保迭代器在使用过程中始终有效。例如，插入或删除元素后，某些容器的迭代器可能失效。
2. 边界检查：使用迭代器时，要注意不要超出容器的边界，否则可能会导致泄漏问题。
3. 类型匹配：使用合适的迭代器类型来匹配容器类型。
4. 算法和迭代器：STL 算法通常使用迭代器作为参数，确保传递的迭代器满足算法的要求。

在C++ 中，迭代器提供了一种通用的方式来遍历和操作容器中的元素。根据我们实际开发项目不同的需求，选择合适的迭代器可以更有效地进行数据操作和算法应用。