迭代器是C++ STL中用于访问容器元素的对象,支持遍历和解引用操作。它将算法与容器解耦,实现泛型编程。每个容器提供 iterator 和 const_iterator 类型,以及 begin() 和 end() 函数,分别指向首元素和尾后位置。以 vector 为例,可通过普通迭代器或 const_iterator 遍历元素,C++11 起还可使用范围-based for 循环,其底层基于 begin 和 end。迭代器分为五类:输入、输出、前向、双向和随机访问迭代器,对应不同操作能力,如 vector 支持随机访问,list 仅支持双向。算法对迭代器类型有要求,如 sort 需随机访问,find 只需输入迭代器。使用时需避免失效迭代器,不可解引用 end(),应优先用 cbegin/cend 处理常量容器,并用 auto 简化声明。掌握迭代器是编写高效通用 C++ 代码的基础。

在C++中,迭代器(iterator)是一种用于访问容器元素的对象,它类似于指针,可以指向容器中的某个元素,并支持通过自增、解引用等操作来遍历整个容器。迭代器是C++标准模板库(STL)中实现泛型编程的关键组件之一,它将算法与容器解耦,使同一套算法可以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对象,它提供了对容器中元素的访问方式。不同的容器提供不同类型的迭代器,比如vector支持随机访问迭代器,而list只支持双向迭代器。
每个STL容器都定义了以下两个关键类型:
- contner::iterator:可读写的迭代器,用于遍历和修改元素。
- container::const_iterator:只读迭代器,用于遍历但不能修改元素。
同时,所有容器都提供两个重要成员函数:
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- begin():返回指向第一个元素的迭代器。
- end():返回指向最后一个元素之后位置的迭代器(即尾后迭代器),不指向有效元素。
如何使用迭代器遍历容器
以vector为例,展示如何用迭代器进行遍历:
#include <vector> #include <iostream> std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用普通迭代器 for (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) { std::cout << *it << " "; } // 使用 const_iterator 遍历只读数据 for (std::vector<int>::const_iterator cit = vec.cbegin(); cit != vec.cend(); ++cit) { std::cout << *cit << " "; }
C++11起还引入了范围-based for 循环,底层仍依赖迭代器:
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for (const auto& elem : vec) { std::cout << elem << " "; }
这实际上是基于begin()和end()的语法糖,更简洁安全。
迭代器的分类
根据支持的操作能力,C++将迭代器分为五类:
- 输入迭代器(Input Iterator):只能向前移动,支持读取一次,如i_iterator。
- 输出迭代器(Output Iterator):只能向前移动,支持写入一次,如ostream_iterator。
- 前向迭代器(Forward Iterator):可多次读写,只能向前,如forward_list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+、-、[]、比较等操作,如vector、deque、array的迭代器。
不同算法对迭代器类型有要求,例如sort需要随机访问迭代器,而find只需输入迭代器。
注意事项
使用迭代器时需注意:
- 不要使用已失效的迭代器,如删除元素后原迭代器可能无效。
- end()返回的不是最后一个元素,而是其后一个位置,不能解引用。
- 尽量使用
cbegin()和cend()处理常量容器。 - 优先使用auto简化迭代器声明,如
auto it = vec.begin();
基本上就这些。迭代器是遍历STL容器的标准方式,掌握它的使用和特性,是写出高效、通用C++代码的基础。
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