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C++如何使用模板实现迭代器类

P粉602998670

发布： 2025-09-11 13:11:01

原创

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使用模板实现C++迭代器可支持多种数据类型，需定义类型别名并重载解引用、自增和比较操作；将其嵌入容器类并提供begin/end方法，添加difference_type和iterator_category等类型定义以兼容STL算法，最终通过范围for循环和std::find等验证功能正确性。

c++如何使用模板实现迭代器类

在C++中，使用模板实现迭代器类可以让迭代器支持多种数据类型，适用于自定义容器。关键是遵循STL迭代器的规范，并利用模板机制泛化类型。以下是实现的基本思路和步骤。

定义模板迭代器类

创建一个模板类作为迭代器，通常依赖于容器所存储的元素类型。可以将其设计为类内部的嵌套模板或独立模板。

模板参数一般包括 T（元素类型）
可选地加入指针、引用类型以提高灵活性
继承标准迭代器特性（可选，便于与STL算法兼容）

示例：

template<typename T>
class MyIterator {
public:
    using value_type = T;
    using pointer = T*;
    using reference = T&;
<p>private:
T* ptr;</p><p>public:
explicit MyIterator(T* p) : ptr(p) {}</p><pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">// 解引用操作
reference operator*() const { return *ptr; }
pointer operator->() const { return ptr; }

// 前缀自增
MyIterator& operator++() {
    ++ptr;
    return *this;
}

// 后缀自增
MyIterator operator++(int) {
    MyIterator tmp = *this;
    ++ptr;
    return tmp;
}

// 比较操作
bool operator==(const MyIterator& other) const {
    return ptr == other.ptr;
}
bool operator!=(const MyIterator& other) const {
    return ptr != other.ptr;
}

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};

在容器中使用模板迭代器

将模板迭代器集成到自定义容器中，提供 begin() 和 end() 方法。

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例如，一个简单的动态数组容器：

template<typename T>
class MyVector {
private:
    T* data;
    size_t size_;
    size_t capacity_;
<p>public:
using iterator = MyIterator<T>;</p><pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">MyVector() : size_(0), capacity_(10) {
    data = new T[capacity_];
}

~MyVector() {
    delete[] data;
}

void push_back(const T& value) {
    if (size_ >= capacity_) {
        // 简单扩容
        T* new_data = new T[capacity_ * 2];
        for (size_t i = 0; i < size_; ++i)
            new_data[i] = data[i];
        delete[] data;
        data = new_data;
        capacity_ *= 2;
    }
    data[size_++] = value;
}

iterator begin() { return iterator(data); }
iterator end() { return iterator(data + size_); }

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};

支持STL算法和范围for循环

为了让迭代器更好地与标准库协作，可以继承 std::iterator（已弃用但仍常见），或手动定义必要的类型别名。

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更现代的做法是直接定义以下类型：

value_type
difference_type
pointer
reference
iterator_category（如 std::random_access_iterator_tag）

例如，添加随机访问支持：

using difference_type = std::ptrdiff_t;
using iterator_category = std::random_access_iterator_tag;

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这样就可以用于 std::find、std::sort 等算法。

测试迭代器功能

编写简单测试代码验证迭代器是否正常工作：

int main() {
    MyVector<int> vec;
    vec.push_back(10);
    vec.push_back(20);
    vec.push_back(30);
<pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">// 范围for循环
for (const auto& val : vec) {
    std::cout << val << " ";
}
std::cout << std::endl;

// 使用STL算法
auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), 20);
if (it != vec.end()) {
    std::cout << "Found: " << *it << std::endl;
}

return 0;

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}

基本上就这些。通过模板，你的迭代器可以适配任意类型，结合正确的操作符重载和类型定义，就能无缝接入STL生态。不复杂但容易忽略细节，比如比较操作和自增行为的一致性。保持接口清晰，逻辑正确即可。

以上就是C++如何使用模板实现迭代器类的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！