STL中的神秘“指针”:迭代器

news2024/11/15 21:48:22

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文章目录

前言
什么是迭代器？
迭代器的分类(容器底层结构决定）
- 迭代器在STL中的应用
自定义迭代器
总结

前言

今天我们将一起深入探讨C++中的一个重要概念——迭代器（Iterators）。在C++标准库中，迭代器是一种用于遍历容器元素的工具，它为我们提供了一种统一的访问容器内元素的方式，不论容器的类型如何。在本篇博客中，我们将从头开始学习迭代器的原理、分类以及它在STL中的实际应用。

什么是迭代器？

迭代器是一种抽象的数据类型，类似于指针。它允许我们遍历并访问容器（如向量、列表、映射等）中的元素，而无需了解容器内部的结构细节。迭代器的行为类似于指针，允许我们使用类似指针的语法（如解引用、自增等）来操作容器中的元素。

迭代器的分类(容器底层结构决定）

在C++中，迭代器被分为五个类别，每个类别具有不同的功能和限制。这五种迭代器分别为：

输入迭代器（Input Iterators）：
功能：只能读取容器中的元素，且只能使用一次。类似于只读的指针。
特点：支持解引用（*）、自增（++）、相等性比较（==）和不等性比较（!=）等操作。
示例：常用于单向遍历容器元素，例如用于查找、遍历等操作。
输出迭代器（Output Iterators）：
功能：只能向容器中写入元素，也只能使用一次。类似于只写的指针。
特点：支持解引用（*）、自增（++）等操作。
示例：较少使用，用于特殊场景的数据写入。
前向迭代器（Forward Iterators）：
功能：可以读取和写入容器中的元素，且能够多次遍历容器。
特点：支持解引用（*）、自增（++）、相等性比较（==）和不等性比较（!=）等操作。
示例：常用于单向遍历，可以遍历某个容器的所有元素。
双向迭代器（Bidirectional Iterators）：
功能：功能与前向迭代器类似，但支持自增（++）和自减（–）操作。
特点：支持解引用（*）、自增（++）、自减（–）、相等性比较（==）和不等性比较（!=）等操作。
示例：常用于双向遍历，可以在容器中前进和后退。
随机访问迭代器（Random Access Iterators）：
功能：功能最强大，支持所有迭代器操作，类似于指针的完整功能。
特点：支持解引用（*）、自增（++）、自减（–）、相等性比较（==）和不等性比较（!=）等操作，还支持算术运算（+、-、+=、-=）、下标访问（[]）等。
示例：具有最灵活的遍历能力，可以快速访问容器中的任意元素。

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我们可以在不同的容器下看到他们的迭代器类型：

list:双向
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vector:随机

set：双向：

forward_list:单向：

在这里插入图片描述在后面继承我们会学到，子类可以通过父类指针指向。上面介绍是是从父类开始介绍的，往下的都是继承上面的。所以我们再看算法库的时候要看清楚哪些能用，哪些不能用，我们以sort为例子：

这里的迭代器是随机迭代器，所以我们的vector可以使用，但是list是他的父类，不能指向，所以list不能使用该算法（算法库用的快排，而链表无法快排）

迭代器在STL中的应用

标准模板库（STL）是C++标准库中一个强大且高度模块化的部分。它提供了许多常用的数据结构和算法，其中的迭代器起到了至关重要的作用,他们是串通算法和容器的神奇指针。
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STL中的容器（如vector、list、map等）都提供了自己的迭代器，让我们可以轻松遍历和操作其中的元素。

让我们以vector为例，看看如何使用迭代器遍历其中的元素：

#include <iostream>
#include <vector>

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

    // 使用迭代器遍历容器
   vector<int>it1 = lt.begin();
	while (it1 != lt.end())
	{
		cout << *it1 << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;

	auto it2 = lt.begin();
	while(it2!=lt.end())
	{
		cout << *it2 << " ";
		it2++;
	}
	cout << endl;
    return 0;
}