迭代器iterators

迭代器iterator是C++ STL的六大组件之一，作用是用来遍历容器，而且是通用的遍历容器元素的方式，无论容器是基于什么数据结构实现的，尽管不同的数据结构，遍历元素的方式不一样，但是用迭代器遍历不同容器的代码是完全一样的。经典的迭代器遍历容器的代码如下：

vector<int>::iterator it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it)
{
	cout << *it << " ";
}
cout << endl;

unordered_set<int>::iterator it = us.begin();
for (; it != us.end(); ++it)
{
	cout << *it << " ";
}
cout << endl;

所示的迭代器都是依附于容器创建、使用的，除此之外其实也可以设计一种泛型的迭代器。实际上，C++11新标准的foreach语句，对于容器的遍历就是通过迭代器iterator实现的，如果容器没有实现iterator迭代器，那么foreach语句也无法遍历容器，上面vector容器的遍历代码可以简化为：

for (int val : vec) // 实际上是用迭代器遍历容器vec
{
	cout << val << " ";
}
cout << endl;

迭代器一般实现为容器的嵌套类型，在容器内部提供具体的实现。但是容器不同，底层元素遍历的方式也不同，那么为什么说迭代器遍历所有容器的方式是一样的呢？那是因为迭代器提供了常用的operator!=，operator++，operator*等运算符的重载函数，把迭代容器的细节全部隐藏在这些通用的运算符重载函数里面，因此用户侧表现出来的就是，迭代器遍历所有容器的方式都是一样的，其实底层都是不一样。所以刚开始的那个问题就可以回答了，泛型算法是针对很多容器实现的通用算法，肯定需要一种统一的方式遍历容器的元素，只有迭代器才能做到！

迭代器实现原理

迭代器提供了常用的operator!=，operator++，operator*等运算符的重载函数，把迭代容器的细节全部隐藏在这些通用的运算符重载函数里面。

这部分提供一个极简的vector容器实现，然后给它提供一个迭代器iterator的实现，看看容器迭代器的原理是什么，这里面容器的空间配置器直接使用C++标准库的allocator默认实现。

#include <iostream>

// 简单的vector容器实现，主要查看其嵌套类iterator迭代器的实现
template<typename T, 
	typename Alloc = std::allocator<T>>
class MyVector
{
public:
	MyVector(const Alloc &alloc = Alloc())
		:_allocator(alloc)
	{
		_first._ptr = _last._ptr = _end._ptr = nullptr;
	}

	template<typename T>
	void push_back(T &&val)
	{
		if (full())
			resize();
		_allocator.construct(_last._ptr, std::forward<T>(val));
		_last._ptr++;
	}

	void pop_back()
	{
		if (empty())
			return;
		_last._ptr--;
		_allocator.destroy(_last._ptr);
	}

	bool full()const { return _last._ptr == _end._ptr; }
	bool empty()const { return _first._ptr == _last._ptr; }

	// 容器迭代器的实现
	class iterator
	{
	public:
		friend class MyVector;
		iterator(T *ptr = nullptr)
			:_ptr(ptr) {}
		void operator++() { ++_ptr; }
		bool operator!=(const iterator &it) { return _ptr != it._ptr; }
		T& operator*() { return *_ptr; }
		T* operator->() { return _ptr; }
	private:
		T *_ptr;
	};
	// 容器的begin方法返回首元素迭代器
	iterator begin() { return iterator(_first._ptr); }
	// 容器的end方法返回末尾元素后继位置的迭代器
	iterator end() { return iterator(_last._ptr); }
private:
	iterator _first; // 指向数组其实地址
	iterator _last;  // 指向最后一个有效元素的后继位置
	iterator _end;   // 指向数据空间末尾元素的后