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C++如何实现一个自定义迭代器_为你的C++容器类编写符合STL标准的迭代器

下次还敢

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发布时间:2025-12-02 08:00:02

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来源于php中文网

原创

实现自定义STL兼容迭代器需定义类型别名(如value_type、iterator_category)、重载操作符(*、++、==等),并根据容器特性选择迭代器类别(如随机访问或双向),最后在容器中提供begin()/end()函数,确保与STL算法无缝集成。

c++如何实现一个自定义迭代器_为你的c++容器类编写符合stl标准的迭代器

实现一个符合STL标准的自定义迭代器,能让你的C++容器无缝集成到STL算法中,比如 std::findstd::sort 等。关键在于遵循迭代器的规范:定义正确的类型别名、重载必要的操作符,并根据访问需求选择合适的迭代器类别。

理解迭代器类别

STL 定义了五种迭代器类别,从弱到强依次是:

  • 输入迭代器(Input Iterator):只读,单向遍历
  • 输出迭代器(Output Iterator):只写,单向遍历
  • 前向迭代器(Forward Iterator):可读写,支持多次遍历
  • 双向迭代器(Bidirectional Iterator):支持 ++ 和 --
  • 随机访问迭代器(Random Access Iterator):支持指针算术,如 +n, -n, [], 比较等

你的容器支持的操作决定了应实现哪一类。例如,链表适合双向迭代器,数组类容器则应实现随机访问迭代器。

继承 std::iterator(已弃用)或手动定义类型别名

注意:C++17 起 std::iterator 已被弃用。推荐手动定义以下类型别名:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

template 
struct MyIterator {
    using value_type        = T;
    using reference         = T&;
    using pointer           = T*;
    using difference_type   = std::ptrdiff_t;
    using iterator_category = std::random_access_iterator_tag; // 或其他类别
};

这些类型帮助 STL 算法识别你的迭代器能力。例如,iterator_category 决定可用的算法。

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重载必要的操作符

根据迭代器类别,你需要实现对应的操作符。以随机访问迭代器为例:

  • 解引用 *:返回引用
  • 成员访问 ->:通常通过 operator*() 实现
  • 前置 ++ 和 --:返回自身引用
  • 后置 ++ 和 --:返回旧值,参数为 int 占位符
  • += 和 +:支持前进 n 步
  • -= 和 -:支持后退 n 步
  • []:随机访问
  • == 和 !=:比较是否指向同一位置
  • , >=:用于排序和距离计算

示例片段:

T& operator*() { return *ptr_; }
T* operator->() { return ptr_; }
MyIterator& operator++() { ++ptr_; return *this; }
MyIterator operator++(int) { MyIterator tmp(*this); ++(*this); return tmp; }
MyIterator& operator+=(difference_type n) { ptr_ += n; return *this; }
MyIterator operator+(difference_type n) const { MyIterator tmp(*this); return tmp += n; }
bool operator==(const MyIterator& other) const { return ptr_ == other.ptr_; }
bool operator!=(const MyIterator& other) const { return !(*this == other); }

在容器中提供 begin() 和 end()

你的容器需要提供 begin()end() 成员函数,返回对应的迭代器实例:

MyIterator begin() { return MyIterator(data_); }
MyIterator end() { return MyIterator(data_ + size_); }
const MyIterator begin() const { return MyIterator(data_); }
const MyIterator end() const { return MyIterator(data_ + size_); }

若支持 const 迭代,还需提供 cbegin()cend()

基本上就这些。只要类型别名正确、操作符完整、类别清晰,你的迭代器就能和 STL 算法协同工作。测试时可用 std::copystd::for_each 验证基本功能,用 std::sort 检验随机访问能力。不复杂但容易忽略细节。

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