C++迭代器模式详解（轻松掌握C++ STL中的迭代器设计模式）

为什么使用迭代器模式？

• 解耦容器与算法：算法不需要知道容器的具体实现，只需通过迭代器操作。
• 统一遍历接口：无论是vector、list还是map，都可以用相似的方式遍历。
• 支持多种遍历策略：例如正向、反向、跳跃式遍历等。

C++ STL中的迭代器

C++标准模板库（STL）大量使用了C++ STL迭代器。例如，我们可以这样遍历一个vector：

#include <iostream>#include <vector>int main() {    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};    // 使用迭代器遍历 vector    for (auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {        std::cout << *it << " ";    }    std::cout << std::endl;    return 0;}

在这个例子中，numbers.begin() 返回指向第一个元素的迭代器，numbers.end() 返回指向末尾之后位置的迭代器。通过 *it 可以获取当前元素的值。

自定义迭代器模式示例

为了更深入理解迭代器设计模式，我们来手动实现一个简单的整数容器及其迭代器：

#include <iostream>#include <memory>class IntContainer {private:    int* data;    size_t size;public:    IntContainer(const std::initializer_list<int>& list)        : size(list.size()) {        data = new int[size];        std::copy(list.begin(), list.end(), data);    }    ~IntContainer() {        delete[] data;    }    class Iterator {    private:        int* ptr;    public:        Iterator(int* p) : ptr(p) {}        int& operator*() { return *ptr; }        Iterator& operator++() {            ++ptr;            return *this;        }        bool operator!=(const Iterator& other) {            return ptr != other.ptr;        }    };    Iterator begin() { return Iterator(data); }    Iterator end() { return Iterator(data + size); }};int main() {    IntContainer container = {1, 2, 3, 4, 5};    for (auto it = container.begin(); it != container.end(); ++it) {        std::cout << *it << " ";    }    std::cout << std::endl;    return 0;}

在这个自定义容器中，我们定义了一个嵌套类 Iterator，它重载了 *（解引用）、++（前缀自增）和 !=（不等于）操作符。这样，我们的容器就可以像STL容器一样被遍历了。

总结

C++迭代器模式是学习C++高级特性和STL的关键一步。通过使用迭代器，我们可以写出更通用、更安全、更易维护的代码。无论你是初学者还是有经验的开发者，掌握面向对象设计模式中的迭代器模式都将大大提升你的编程能力。

记住，STL已经为我们提供了高度优化的迭代器实现，日常开发中应优先使用它们。但在需要自定义容器或特殊遍历逻辑时，理解并实现自己的迭代器将非常有用。