c++中iterator(迭代器)是什么_c++迭代器概念与应用

迭代器是C++ STL中用于访问容器元素的核心机制，行为类似指针，支持解引用、递增、比较等操作。它将算法与容器解耦，实现通用性。根据功能分为五种：输入迭代器（只读）、输出迭代器（只写）、前向迭代器（可多次读写，仅向前）、双向迭代器（可前后移动，如list）、随机访问迭代器（支持算术运算，如vector）。常用遍历方式包括显式使用begin()/end()循环或现代C++的范围for循环，后者底层仍依赖迭代器。需特别注意迭代器失效问题：vector在插入或扩容时会使所有迭代器失效，list删除元素后对应迭代器不可用。安全删除应使用erase返回的下一个有效迭代器。掌握迭代器类型匹配与失效规则，有助于高效安全地操作STL容器。

在C++中，迭代器（iterator）是一种用于访问容器中元素的对象，它行为类似于指针，可以指向容器中的某个元素，并通过递增或递减操作遍历整个容器。迭代器是STL（标准模板库）的核心组件之一，它将算法与容器解耦，使通用算法能够适用于不同类型的容器。

迭代器的基本概念

迭代器本质上是一个抽象概念，代表“指向容器中某位置”的对象。它支持以下基本操作：

• *it：解引用，获取当前指向的元素值
• ++it 或 it++：向前移动到下一个元素
• it == other 和 it != other：比较两个迭代器是否指向同一位置

不同容器提供的迭代器类型可能不同，比如vector支持随机访问迭代器，而list只支持双向迭代器。

迭代器的分类

C++定义了五种迭代器类型，按功能由弱到强排列：

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• 输入迭代器（Input Iterator）：只能逐个向前读取元素，如istream_iterator
• 输出迭代器（Output Iterator）：只能写入数据一次，如ostream_iterator
• 前向迭代器（Forward Iterator）：可多次读写，只能向前移动，如slist的迭代器
• 双向迭代器（Bidirectional Iterator）：可前后移动，如list、set的迭代器
• 随机访问迭代器（Random Access Iterator）：支持指针算术运算，如vector、array、deque的迭代器

常见用法示例

使用迭代器遍历容器是最常见的场景。以下是一个vector遍历的例子：

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

这里，begin()返回指向第一个元素的迭代器，end()返回指向末尾后一位的迭代器（不指向有效元素），循环条件为不相等。

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现代C++推荐使用范围for循环或auto关键字简化代码：

for (const auto& value : vec) {
    std::cout << value << " ";
}

这背后依然依赖迭代器机制，但语法更简洁。

迭代器失效问题

在修改容器时需特别注意迭代器失效问题。例如：

• 对vector执行insert或push_back可能导致内存重新分配，使所有迭代器失效
• 从list中erase一个元素后，被删除元素对应的迭代器不能再使用
• 使用erase-remove惯用法可安全删除满足条件的元素

正确做法是使用erase返回的有效迭代器继续遍历：

for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ) {
    if (*it % 2 == 0) {
        it = vec.erase(it); // erase返回下一个有效位置
    } else {
        ++it;
    }
}

基本上就这些。理解迭代器是掌握STL的关键一步，它不仅让代码更通用，也提升了算法的复用性。只要注意类型匹配和失效规则，就能安全高效地使用迭代器处理各种容器。

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