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。

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::find、std::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:
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templatestruct 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。
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() 和 end() 成员函数,返回对应的迭代器实例:
MyIteratorbegin() { 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() 和 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::copy、std::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。










