[C++面试] 迭代器与指针有什么区别？

面试考察建议

• ​入门问题：验证基础语法和概念理解。
• ​进阶问题：考察类型系统、内存安全等核心知识。
• ​高阶问题：测试对底层实现和泛型编程的理解。

一、入门

1、本质

指针：一种内置的数据类型，直接指向内存地址；指针主要用于操作数组或动态分配的内存块；

迭代器：一种抽象概念，是为了统一对不同容器的访问方式而设计的，它是容器提供的一种接口。迭代器适用于所有标准库容器，如 std::vector、std::list 等。

2、迭代器和指针的共同点是什么？

​解引用操作：均可通过*访问指向的数据。

成员访问：都可以使用 -> 操作符来访问对象的成员

算术运算：支持自增（++）、自减（--）操作

    // 指针遍历数组
    for (int *p = arr; p != arr + 3; ++p) {
        std::cout << *p;
    }
    
    // 迭代器遍历vector
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it;
    }

3、用迭代器实现指针的随机访问？

std::vector<int> vec = {1,2,3,4,5};
auto it = vec.begin() + 2;  // 直接跳转到索引2（值为3）

二、进阶

1、从类型系统、安全性、失效场景三方面对

• 类型系统

  • 指针：类型严格匹配（如int*与float*不可互赋）
  • 迭代器：通过模板实现泛型，适用于所有容器（如template<typename Iter>）

• ​安全性

  • 指针：易出现野指针、内存泄漏、越界访问（如int* p = nullptr; *p = 1;）
  • 迭代器：提供边界检查（如it != end()），但容器结构变化可能导致失效（如vector扩容）

• ​失效场景

  • 指针：对象销毁后自动失效（如delete ptr;后继续使用）
  • 迭代器：容器结构变化时失效（如vec.insert(it, 10);后it失效）

三、高阶

1、为什么vector<bool>的迭代器行为特殊？

std::vector<bool> 为了节省内存，不会像普通的 std::vector 那样为每个 bool 元素分配一个字节（8 位）的内存空间，而是采用位压缩的方式。由于 bool 元素是以位的形式存储的，不能直接对单个位进行常规的指针操作，因此普通的指针无法直接作为 std::vector<bool> 的迭代器。

int main() {
    std::vector<bool> vec = {true, false, true};
    // bool* p = &vec[0];  // 编译错误或返回无效地址。返回的是代理对象的临时地址，而非实际存储位的内存地址

    auto it = vec.begin();
    // 这里 *it 返回的是 std::vector<bool>::reference 类型的代理对象
    std::cout << std::boolalpha << *it << std::endl;
    return 0;
}

2、必须用指针/迭代器的场景？

• ​必须用指针的场景

  • 与C库交互（如qsort）
  • 多态对象动态绑定（如Base* ptr = new Derived()）

• ​必须用迭代器的场景

  • STL算法操作（如std::sort）
  • 复杂容器遍历（如std::map的键值对访问）