STL 之 迭代器

迭代器简介

迭代器是 STL 六大组件中的重要组件之一,专门用来对 STL 所提供的容器进行遍历并访问。
迭代器是一种泛华的指针,有着与指针类似的引用与解引用的行为。

迭代器的指向范围

当使用迭代器对元素进行遍历的时候,一定要明确迭代器前闭后开的概念。
遍历容器的时候一般从头到尾遍历,Iterator 所指向的容器的区间是前闭后开区间,用数学的方式表示是这样的:[c.begin(), c.end() ),所以,c.end() 即就是 iterator 所指向的最后一个元素并不包含在容器里面。

下面画图表示迭代器前闭后开的概念:
在这里插入图片描述

迭代器分类

输入迭代器:input_iterator

输出迭代器:output_iterator

input/output iterator 是最基本的迭代器类型,仅支持单次自增的读或者写操作。

前向迭代器:forward_iterator

具有输入迭代器的所有功能。
如果它们不是常量迭代器,则还具有输出迭代器的功能。
所有标准容器至少支持正向迭代器类型。

双向迭代器:bidirectional_iterator

除了像正向迭代器一样,还可以反向迭代。

随机访问迭代器:random-access_iterator

实现了双向迭代器的所有功能,并且还能随机访问:可以通过将偏移值应用于迭代器来直接访问远距离元素,而无需迭代它们之间的所有元素。 这些迭代器具有与标准指针类似的功能(指针是此类的迭代器)。

它们的继承关系图如下:
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迭代器能力区分表格

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STL 常用容器所提供的迭代器概况

在这里插入图片描述

注意,迭代器在使用过程中由于插入或者删除操作可能会引起内部存储空间的变化,进而导致迭代器失效。这种情况下要正确使用迭代器。具体情况在介绍容器的时候具体讨论。

### C++ STL 迭代器的使用方法和类型 #### 使用方法 C++ Standard Template Library (STL) 中的迭代器是一种泛化指针的概念,用于访问容器中的元素。通过迭代器可以屏蔽底层数据结构的具体实现细节,从而简化操作过程[^1]。 下面是一个简单的例子展示如何使用迭代器来遍历 `std::vector` 容器: ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}; // 获取指向第一个元素的迭代器 vector<int>::iterator it = v.begin(); // 遍历并打印每个元素 while (it != v.end()) { cout << *it << endl; ++it; } return 0; } ``` 上述代码展示了如何定义一个迭代器变量,并利用它逐一遍历整个容器的内容。注意,在实际开发中推荐使用范围基循环或者更现代的方式替代手动管理迭代器逻辑。 #### 类型介绍 根据功能特性不同,C++ STL迭代器分为五种主要类别[^2]: 1. **输入流迭代器**: 只能读取单次的数据项,通常配合标准输入设备一起工作。 - 支持的操作符有:`*`, `++`, `==`, `!=`. 2. **输出流迭代器**: 负责向外部目标写入单一值对象。 - 提供的功能包括:`*=` 和自增运算符 (`++`)。 3. **前向迭代器**: 结合了前面两种类型的优点,允许向前移动以及多次解引用同一位置上的资源。 - 扩展支持的操作还有赋值(`=`),比较关系判断(`<`,`<=`,`>`等未涉及)。 4. **双向迭代器**: 在前向基础上增加了反方向导航能力即减少索引偏移量(-1步长). - 新增加的支持动作:`--`. 5. **随机存取迭代器**: 功能最为强大全面的一类,除了具备以上全部行为之外还能够执行跳跃定位(比如跳过N个单位距离到达新地址处), 并且兼容算术表达式计算如相减两个位置得到它们之间的差距数量级. - 添加额外可用指令集: 加法/减法规则应用(+,-,+/,etc.), 关系测试扩展至全序排列(<>,>=,<). 每一种特定种类都建立在其前身之上逐步增强功能性直至达到最高级别——随机访问模式为止.
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