C++ STL迭代器（iterator）用法详解

无论是序列容器还是关联容器，最常做的操作无疑是遍历容器中存储的元素，而实现此操作，多数情况会选用“迭代器（iterator）”来实现。那么，迭代器到底是什么呢？

我们知道，尽管不同容器的内部结构各异，但它们本质上都是用来存储大量数据的，换句话说，都是一串能存储多个数据的存储单元。因此，诸如数据的排序、查找、求和等需要对数据进行遍历的操作方法应该是类似的。

既然类似，完全可以利用泛型技术，将它们设计成适用所有容器的通用算法，从而将容器和算法分离开。但实现此目的需要有一个类似中介的装置，它除了要具有对容器进行遍历读写数据的能力之外，还要能对外隐藏容器的内部差异，从而以统一的界面向算法传送数据。

这是泛型思维发展的必然结果，于是迭代器就产生了。简单来讲，迭代器和 C++ 的指针非常类似，它可以是需要的任意类型，通过迭代器可以指向容器中的某个元素，如果需要，还可以对该元素进行读/写操作。

迭代器类别

常用的迭代器按功能强弱分为输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器 。

前向迭代器（forward iterator）
假设 p 是一个前向迭代器，则 p 支持 ++p，p++，*p 操作，还可以被复制或赋值，可以用 == 和 != 运算符进行比较。此外，两个正向迭代器可以互相赋值。
双向迭代器（bidirectional iterator）
双向迭代器具有正向迭代器的全部功能，除此之外，假设 p 是一个双向迭代器，则还可以进行 --p 或者 p-- 操作（即一次向后移动一个位置）。
随机访问迭代器（random access iterator）
随机访问迭代器具有双向迭代器的全部功能。除此之外，假设 p 是一个随机访问迭代器，i 是一个整型变量或常量，则 p 还支持以下操作：

p+=i：使得 p 往后移动 i 个元素。
p-=i：使得 p 往前移动 i 个元素。
p+i：返回 p 后面第 i 个元素的迭代器。
p-i：返回 p 前面第 i 个元素的迭代器。
p[i]：返回 p 后面第 i 个元素的引用。

此外，两个随机访问迭代器 p1、p2 还可以用 <、>、<=、>= 运算符进行比较。另外，表达式 p2-p1 也是有定义的，其返回值表示 p2 所指向元素和 p1 所指向元素的序号之差（也可以说是 p2 和 p1 之间的元素个数减一）。

C++ 11 标准中不同容器指定使用的迭代器类型：

容器	对应的迭代器类型
`array`	随机访问迭代器
`vector`	随机访问迭代器
`deque`	随机访问迭代器
`list`	双向迭代器
`set / multiset`	双向迭代器
`map / multimap`	双向迭代器
`forward_list`	前向迭代器
`unordered_map / unordered_multimap`	前向迭代器
`unordered_set / unordered_multiset`	前向迭代器
`stack`	不支持迭代器
`queue`	不支持迭代器

迭代器的定义方式

迭代器定义方式	具体格式
正向迭代器	容器类名`::iterator` 迭代器名;
常量正向迭代器	容器类名`::const_iterator` 迭代器名;
反向迭代器	容器类名`::reverse_iterator` 迭代器名;
常量反向迭代器	容器类名`::const_reverse_iterator` 迭代器名;

实例1

/********************************************************************   > File Name: vector-iterator.cpp*   > Create Time: 2021年09月27日 15:11:00******************************************************************/
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main(int argc, char* argv[])
{/* 创建一个向量容器v */vector<int> v{1, 2, 3, 4, 4, 6, 7, 8, 9, 10};cout << "1--------------" << endl;for(int i = 0; i< (int)v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl << "2--------------" << endl;vector<int>::iterator i; // 创建一个正向迭代器for(i = v.begin(); i != v.end(); i++){cout << *i << " ";}cout << endl << "3--------------" << endl;for(i = v.begin(); i < v.end(); i++){cout << *i << " ";}cout << endl << "4--------------" << endl;i = v.begin();while(i != v.end()){cout << *i << " ";i += 2;}return 0;
}

编译、运行：

PS E:\fly-prj\cplusplus\day20> .\vector-iterator.exe
1--------------
1 2 3 4 4 6 7 8 9 10
2--------------
1 2 3 4 4 6 7 8 9 10
3--------------
1 2 3 4 4 6 7 8 9 10
4--------------
1 3 4 7 9

实例2

数组也是容器。数组的迭代器就是指针，而且是随机访问迭代器。

/********************************************************************   > File Name: array-test.cpp*   > Create Time: 2021年09月27日 16:13:19******************************************************************/
#include <iostream>
using namespace std;int main(int argc, char* argv[])
{int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int* p = a; // p是a的迭代器for(int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *p);p++;}return 0;
}

编译、运行：

PS E:\fly-prj\cplusplus\day20> make
g++ -o array-test array-test.cpp -g -Wall
PS E:\fly-prj\cplusplus\day20> .\array-test.exe
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

实例3

/********************************************************************   > File Name: list-const_iterator.cpp*   > Create Time: 2021年09月27日 16:46:41******************************************************************/
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;int main(int argc, char* argv[])
{list<int> v;list<int>::const_iterator  i; /*创建一个常量正向迭代器*//* OK */for(i = v.begin(); i!= v.end(); ++i){cout << *i ;}#if 0/* 不支持<运算符 */// ERR:no match for ‘operator<’ (operand types are ‘std::list<int>::const_iterator’ and ‘std::list<int>::iterator’)for(i = v.begin(); i < v.end(); ++i){cout << *i;}#endif#if 0/* 不支持下标访问 */// ERR:no match for ‘operator[]’ (operand types are ‘std::list<int>’ and ‘int’)for(int i = 0; i < v.size(); ++i){cout << v[i];}#endifreturn 0;
}

C++ STL标准手册

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迭代器类别

迭代器的定义方式

实例1

实例2

实例3

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