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        迭代器是C++中连接容器与算法的关键抽象，通过统一的接口实现高效、灵活的数据操作。理解迭代器的分类、操作、失效机制及适配器，是编写健壮STL代码的基础。

一、迭代器的定义

        迭代器是一种对象，它提供了一种访问容器元素的方式，而无需暴露容器的内部实现。迭代器的行为类似于指针，但它是一个更高层次的抽象，支持多种容器类型（如数组、链表、树等）。
核心作用：

• 提供统一接口遍历容器，无论容器类型如何。

• 实现算法与容器的解耦，使算法可以通过迭代器操作容器。

• 最重要的一点是迭代器是左闭右开区间，即最左边能取到，但是最右边取不到，换成数组也是一样的。

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二、迭代器的分类

迭代器按功能分为五类（从弱到强）：

类型	功能描述	示例容器/迭代器
输入迭代器	只读，单次遍历（只能向前）	istream_iterator
输出迭代器	只写，单次遍历	ostream_iterator
前向迭代器	可读写，支持多次向前遍历	forward_list的迭代器
双向迭代器	可向前或向后遍历（++和--）	list、set、map
随机访问迭代器	支持任意跳跃访问（+n、-n、<、[]等），时间复杂度为O(1)	vector、deque、array

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三、迭代器的运算符

迭代器通过运算符重载实现其功能。不同类别的迭代器支持的运算符不同：

运算符	功能描述	支持迭代器类型
*iter	解引用，获取迭代器指向元素的引用	除输出迭代器外的所有类型
iter->member	访问元素的成员（等价于(*iter).member）	输入/前向/双向/随机访问
++iter / iter++	移动到下一个元素（前向移动）	所有类型（除纯输出迭代器）
--iter / iter--	移动到上一个元素（反向移动）	双向/随机访问
iter1 == iter2	判断两个迭代器是否指向同一位置	所有类型
iter1 != iter2	判断两个迭代器是否指向不同位置	所有类型
iter + n / iter - n	向前或向后移动n个位置（随机访问）	随机访问
iter[n]	访问距离当前迭代器n个位置的元素（等价于*(iter + n)）	随机访问
<, >, <=, >=	比较两个迭代器的位置顺序	随机访问

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四、支持偏移量的迭代器

1. 支持偏移量的迭代器：

   • 只有随机访问迭代器支持直接加上或减去偏移量（如it + 5、it - 3）。

   • 典型容器：std::vector、std::deque、std::array、原生数组。

2. 不支持偏移量的迭代器：

   • 双向迭代器（如std::list、std::set、std::map）和前向迭代器（如std::forward_list）不支持直接加上偏移量。

   • 可以使用std::advance、std::next或std::prev来移动迭代器。

示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <iterator>  // 包含std::advanceint main() {// 示例1：随机访问迭代器std::vector<int> vec = {10, 20, 30, 40, 50};auto vit = vec.begin();vit = vit + 3;  // 支持偏移量std::cout << *vit << "\n";  // 输出: 40// 示例2：双向迭代器std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};auto lit = lst.begin();std::advance(lit, 2);  // 使用std::advance移动迭代器std::cout << *lit << "\n";  // 输出: 3return 0;
}

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五、迭代器适配器

迭代器适配器是对现有迭代器的封装，提供额外的功能：

1. 反向迭代器：

   • 从容器的末尾向开头遍历。

     std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};
     for (auto rit = vec.rbegin(); rit != vec.rend(); ++rit) {std::cout << *rit << " ";  // 输出: 4 3 2 1
     }

2. 插入迭代器：

   • back_inserter：向容器尾部插入元素。

   • front_inserter：向容器头部插入元素。

   • inserter：向指定位置插入元素。

     std::vector<int> dest;
     std::copy(vec.begin(), vec.end(), std::back_inserter(dest));

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六、迭代器失效问题（特别注意）

某些容器操作可能导致迭代器失效：

• 序列容器（如vector、deque）：

  • 插入/删除元素可能使所有迭代器失效（内存重新分配）。

• 链表容器（如list）：

  • 插入不会使迭代器失效。

  • 删除仅使被删除元素的迭代器失效。

• 关联容器（如map、set）：

  • 插入不会失效。

  • 删除仅使被删除元素的迭代器失效。

示例：删除vector中的偶数元素

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end();) {if (*it % 2 == 0) {it = vec.erase(it); // erase返回下一个有效迭代器} else {++it;}
}

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七、迭代器的使用

1. 获取迭代器：

   • begin()：指向第一个元素。

   • end()：指向最后一个元素的下一个位置（“尾后”位置）。

   • cbegin()、cend()：常量迭代器。

   • rbegin()、rend()：反向迭代器。

2. 遍历容器：

   std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
   for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";
   }

3. 基于范围的for循环（C++11）：

   for (const auto& val : vec) {std::cout << val << " ";
   }

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八、迭代器的操作

1. 遍历：使用++、--、*等运算符。

2. 比较：使用==、!=、<、>等运算符。

3. 移动：使用std::advance、std::next、std::prev。

4. 插入/删除：使用insert、erase等容器方法。