STL中的迭代器是如何实现的

迭代器在 C++ STL 中的实现通常依赖于模板和类，通过提供一个统一的接口来遍历各种容器。不同类型的容器（如 vector, list, map 等）会有各自的迭代器类，尽管它们的内部实现可能不同，但它们都会遵循一定的协议和接口。

迭代器的基本组成

一个典型的迭代器通常具有以下成员函数和特性：

1. 解引用操作符 operator*()：返回迭代器当前指向的元素。
2. 成员访问操作符 operator->()：允许通过迭代器访问对象的成员。
3. 递增和递减操作符 operator++() 和 operator--()：用于移动迭代器到下一个或上一个元素。
4. 比较操作符 operator== 和 operator!=：用于比较两个迭代器是否指向同一元素。

迭代器的实现示例

以下是一个简单的自定义迭代器的实现示例，模拟一个固定大小的数组。

#include <iostream>
#include <stdexcept>

template <typename T>
class Array {
private:
    T* data;
    size_t size;

public:
    Array(size_t s) : size(s) {
        data = new T[size];
    }

    ~Array() {
        delete[] data;
    }

    T& operator[](size_t index) {
        if (index >= size) {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }
        return data[index];
    }

    size_t getSize() const {
        return size;
    }

    // 自定义迭代器类
    class Iterator {
    private:
        T* ptr;

    public:
        Iterator(T* p) : ptr(p) {}

        // 解引用操作符
        T& operator*() {
            return *ptr;
        }

        // 成员访问操作符
        T* operator->() {
            return ptr;
        }

        // 递增操作符
        Iterator& operator++() { // 前缀递增
            ++ptr;
            return *this;
        }

        // 比较操作符
        bool operator!=(const Iterator& other) const {
            return ptr != other.ptr;
        }
    };

    // 返回迭代器的开始和结束
    Iterator begin() {
        return Iterator(data);
    }

    Iterator end() {
        return Iterator(data + size);
    }
};

int main() {
    Array<int> arr(5);
    for (size_t i = 0; i < arr.getSize(); ++i) {
        arr[i] = i * 10;
    }

    std::cout << "使用自定义迭代器遍历数组:" << std::endl;
    for (auto it = arr.begin(); it != arr.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

代码解释

1. Array 类：实现了一个简单的动态数组类，支持数组大小的设置和元素的访问。
2. Iterator 类：自定义迭代器类，包含指向当前元素的指针 ptr。实现了以下操作：
   • operator*()：解引用，返回当前元素。
   • operator->()：返回指向当前元素的指针。
   • operator++()：递增，移动到下一个元素。
   • operator!=()：比较迭代器是否相等。
3. begin() 和 end()：返回迭代器的起始和结束位置，允许使用范围基于的 for 循环遍历。
4. 主程序：创建 Array 对象，填充数据，并使用自定义迭代器遍历并输出数组内容。

总结

• 迭代器的实现通常包括一个指向容器元素的指针和一些基本的操作符重载，以支持标准的遍历接口。
• STL 迭代器会根据容器的类型（如随机访问、双向、前向）实现不同的特性，但都遵循相似的设计原则。
• 通过自定义迭代器，可以灵活地为不同数据结构提供统一的访问方式，使得代码更具可读性和可维护性。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_39437730/article/details/142634745

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