C++怎么实现一个自定义迭代器_C++容器设计与自定义迭代器实现

自定义C++迭代器需重载解引用、递增、比较等操作，通过嵌套类实现并提供类型别名以匹配STL要求，如MyVector的iterator支持begin/end和算法交互。

在C++中实现自定义迭代器，核心是让类模拟指针行为，并满足STL算法对迭代器的操作要求。如果你正在设计一个自定义容器，搭配一个合适的迭代器能让它无缝接入STL体系，比如支持范围for循环、std::find、std::sort等算法。

理解迭代器的基本操作

自定义迭代器需支持以下常见操作：

• *it：解引用，返回当前元素的引用
• ++it 或 it++：前/后移一位
• it1 == it2 和 it1 != it2：比较是否指向同一位置
• （可选）--it：双向移动，用于双向迭代器
• （可选）it + n：随机访问，用于随机访问迭代器

这些操作通过重载运算符实现。根据容器类型决定迭代器类别：输入、前向、双向或随机访问。

为自定义容器实现迭代器

假设你有一个简单的动态数组容器 MyVector，底层使用指针管理数据。你可以在这个类内部定义嵌套的迭代器类。

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template 
class MyVector {
private:
    T* data;
    size_t size;
    size_t capacity;

public:
    // 迭代器类
    class iterator {
    private:
        T* ptr;
    public:
        iterator(T* p = nullptr) : ptr(p) {}

        T& operator*() { return *ptr; }
        T* operator->() { return ptr; }

        iterator& operator++() {
            ++ptr;
            return *this;
        }

        iterator operator++(int) {
            iterator tmp = *this;
            ++ptr;
            return tmp;
        }

        bool operator==(const iterator& other) const {
            return ptr == other.ptr;
        }

        bool operator!=(const iterator& other) const {
            return ptr != other.ptr;
        }
    };

    // begin 和 end 方法
    iterator begin() { return iterator(data); }
    iterator end() { return iterator(data + size); }

    // 其他容器方法……
};

这个迭代器实现了最基本的操作，适用于前向遍历。若要支持反向迭代，可以额外定义 reverse_iterator 或提供 rbegin/rend。

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继承 std::iterator（已废弃）与现代替代方案

旧式做法是让迭代器继承 std::iteratorgory, T>，例如：

class iterator : public std::iterator { ... };

但该方式在C++17被弃用。现代C++推荐直接定义必要的类型别名：

using iterator_category = std::forward_iterator_tag;
using value_type        = T;
using difference_type   = ptrdiff_t;
using pointer           = T*;
using reference         = T&;

这些类型帮助STL算法识别迭代器能力。例如，std::sort需要随机访问迭代器，否则编译失败。

测试你的自定义迭代器

写个小例子验证是否工作：

MyVector vec;
// 假设已有 push_back 方法
vec.push_back(10);
vec.push_back(20);
vec.push_back(30);

for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}
// 输出：10 20 30

也可以配合算法使用：

auto found = std::find(vec.begin(), vec.end(), 20);
if (found != vec.end()) {
    std::cout << "Found: " << *found;
}

基本上就这些。只要迭代器接口完整且语义正确，就能和标准库无缝协作。关键点是明确迭代器类别，实现对应操作，并提供必要的类型定义。不复杂但容易忽略细节。