c++ STL标准模板库-迭代器

C++ STL中的迭代器是用于遍历容器元素的抽象接口。迭代器允许算法独立于容器的具体类型，提供了一种统一的方式来访问容器中的元素。以下是迭代器的一些基本类型和操作的简要介绍，以及相应的操作示例。

迭代器的分类

输入迭代器（Input Iterators）：只能单次读取元素，不能修改元素。
输出迭代器（Output Iterators）：只能单次写入元素，不能读取元素。
前向迭代器（Forward Iterators）：可以读取和修改元素，支持多次遍历。
双向迭代器（Bidirectional Iterators）：除了前向迭代器的功能外，还支持向后遍历。
随机访问迭代器（Random Access Iterators）：支持随机访问，可以快速跳转到任意位置，支持所有双向迭代器的操作，并且可以进行索引操作。

迭代器的基本操作

解引用（Dereference）：*iter 获取迭代器指向的元素。
成员访问（Arrow）：iter->member 访问迭代器指向的元素的成员。
前缀递增（Prefix Increment）：++iter 将迭代器向前移动到下一个元素。
后缀递增（Postfix Increment）：iter++ 将迭代器向前移动到下一个元素，但返回移动前的迭代器值。
前缀递减（Prefix Decrement）：--iter 将迭代器向后移动到上一个元素（双向和随机访问迭代器）。
后缀递减（Postfix Decrement）：iter-- 将迭代器向后移动到上一个元素，但返回移动前的迭代器值（双向和随机访问迭代器）。
相等性比较（Equality）：iter1 == iter2 检查两个迭代器是否相等。
不等性比较（Inequality）：iter1 != iter2 检查两个迭代器是否不相等。
距离计算（Distance）：std::distance(iter1, iter2) 计算两个迭代器之间的距离（随机访问迭代器）。
索引访问（Subscript）：iter[n] 通过索引访问元素（随机访问迭代器）。

迭代器操作示例

输入迭代器（Input Iterators）

// 输入迭代器只能进行单次读取，不能进行写入操作
auto it = container.begin();
while (it != container.end()) {
    std::cout << *it; // 解引用读取元素
    ++it;             // 前缀递增
}

输出迭代器（Output Iterators）

// 输出迭代器只能进行单次写入，不能进行读取操作
auto it = container.begin();
int values[] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::copy(values, values + 5, it); // 使用copy算法写入元素

前向迭代器（Forward Iterators）

// 前向迭代器可以进行多次读取和写入操作
auto it = container.begin();
while (it != container.end()) {
    *it = 10; // 解引用写入元素
    ++it;     // 前缀递增
}

双向迭代器（Bidirectional Iterators）

// 双向迭代器除了可以单向遍历外，还可以反向遍历
auto it = container.begin();
++it;                // 前缀递增
--it;                // 前缀递减
*it = 10;            // 解引用写入元素
auto prev = it++;   // 后缀递增
*prev = 20;         // 使用后缀递增返回的迭代器解引用写入元素

随机访问迭代器（Random Access Iterators）

// 随机访问迭代器支持随机访问，可以快速跳转到任意位置
auto it = container.begin();
std::cout << *(it + 2) << std::endl;             // 索引访问
std::cout << *(it - 1) << std::endl;             // 索引访问（反向）
std::cout << it[2] << std::endl;                 // 索引访问（另一种形式）
std::cout << (it + 2 == container.end() - 1) << std::endl; // 相等性比较
std::cout << (it - it == 0) << std::endl;        // 距离计算（总是0）

请注意，这些示例假设container是一个有效的STL容器实例，且int类型的值可以存储在其中。实际使用时，你需要根据容器的类型和元素的类型来调整代码。此外，输出迭代器通常不提供递增和递减操作，因为它们不支持读取操作。

在C++ STL中，迭代器、容器和算法之间存在着紧密的关系，它们共同构成了STL的三大核心组件。下面详细解释这三者之间的关系：

容器、迭代器和算法之间的关系

容器（Containers）

容器是用来存储数据的，它们可以容纳一系列元素。STL提供了多种容器，例如 std::vector、std::list、std::map、std::set 等。每个容器都有其特定的结构和性能特点，例如 std::vector 提供了动态数组的功能，而 std::list 提供了双向链表的功能。