迭代器 - 迭代器的概念及使用方法

news2025/1/12 2:17:52

在C++中，迭代器（Iterator）是一种用于遍历容器（如std::vector、std::list、std::map等）中元素的对象。迭代器提供了一种统一的方式来访问容器中的元素，而不需要关心容器的具体实现细节。本文将详细介绍迭代器的概念、类型以及使用方法，并通过示例代码帮助读者理解其工作原理。

1. 迭代器的基本概念

迭代器是C++标准模板库（STL）中的一个重要概念，它类似于指针，用于访问和操作容器中的元素。通过迭代器，我们可以遍历容器中的元素，进行读取、修改、插入和删除等操作。

1.1 迭代器的类型

C++中的迭代器分为以下几种类型：

输入迭代器（Input Iterator）：只能读取容器中的元素，且只能单向移动（从前往后）。
输出迭代器（Output Iterator）：只能写入容器中的元素，且只能单向移动（从前往后）。
前向迭代器（Forward Iterator）：可以读取和写入容器中的元素，且只能单向移动（从前往后）。
双向迭代器（Bidirectional Iterator）：可以读取和写入容器中的元素，且可以双向移动（从前往后或从后往前）。
随机访问迭代器（Random Access Iterator）：可以读取和写入容器中的元素，且可以随机访问容器中的任意元素。

1.2 迭代器的操作

迭代器支持以下基本操作：

*iter：解引用迭代器，获取当前元素的值。
iter->member：访问当前元素的成员。
++iter：将迭代器移动到下一个元素。
--iter：将迭代器移动到上一个元素（仅适用于双向迭代器和随机访问迭代器）。
iter1 == iter2：比较两个迭代器是否相等。
iter1 != iter2：比较两个迭代器是否不相等。

2. 迭代器的使用方法

2.1 获取迭代器

每个STL容器都提供了获取迭代器的方法：

begin()：返回指向容器第一个元素的迭代器。
end()：返回指向容器末尾（最后一个元素的下一个位置）的迭代器。
cbegin() 和 cend()：返回常量迭代器，不能修改容器中的元素。
rbegin() 和 rend()：返回反向迭代器，用于从后往前遍历容器。

2.2 遍历容器

使用迭代器遍历容器中的元素是最常见的操作之一。以下是一个使用迭代器遍历std::vector的示例：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用迭代器遍历vector
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";  // 输出: 1 2 3 4 5
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

2.3 修改容器中的元素

通过迭代器，我们可以修改容器中的元素。以下是一个使用迭代器修改std::vector中元素的示例：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用迭代器修改vector中的元素
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        *it *= 2;  // 将每个元素乘以2
    }

    // 输出修改后的vector
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";  // 输出: 2 4 6 8 10
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

2.4 插入和删除元素

通过迭代器，我们可以在容器中插入或删除元素。以下是一个使用迭代器在std::vector中插入和删除元素的示例：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 在vector的第三个位置插入元素10
    auto it = vec.begin() + 2;
    vec.insert(it, 10);

    // 输出插入后的vector
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";  // 输出: 1 2 10 3 4 5
    }
    std::cout << std::endl;

    // 删除vector中的第三个元素
    it = vec.begin() + 2;
    vec.erase(it);

    // 输出删除后的vector
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";  // 输出: 1 2 3 4 5
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}