724-C++迭代器iterator详解
迭代器概念
迭代器有什么用处？泛型算法的参数为什么接收的都是迭代器？
迭代器iterator是C++ STL的组件之一，作用是用来遍历容器，而且是通用的遍历容器元素的方式，无论容器是基于什么数据结构实现的，尽管不同的数据结构，遍历元素的方式不一样，但是用迭代器遍历不同容器的代码是完全一样的。经典的迭代器遍历容器的代码如下：
vector<int>::iterator it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
unordered_set<int>::iterator it = us.begin();
for (; it != us.end(); ++it)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
实际上，C++11新标准的foreach语句，对于容器的遍历就是通过迭代器iterator实现的，如果容器没有实现iterator迭代器，那么foreach语句也无法遍历容器，上面vector容器的遍历代码可以简化为：
for (int val : vec)//实际上是用迭代器遍历容器vec
{
cout << val << " ";
}
cout << endl;
迭代器一般实现为容器的嵌套类型，在容器内部提供具体的实现。但是容器不同，底层元素遍历的方式也不同，那么为什么说迭代器遍历所有容器的方式是一样的呢？
那是因为迭代器提供了常用的operator!=，operator++，operator*等运算符的重载函数，把迭代容器的细节全部隐藏在这些通用的运算符重载函数里面，因此用户侧表现出来的就是，迭代器遍历所有容器的方式都是一样的，其实底层都是不一样的风景！
所以刚开始的那个问题就可以回答了，泛型算法是针对很多容器实现的通用算法，肯定需要一种统一的方式遍历容器的元素，只有迭代器才能做到！
iterator迭代器实现
这部分提供一个极简的vector容器实现，然后给它提供一个迭代器iterator的实现，看看容器迭代器的原理是什么，这里面容器的空间配置器直接使用C++标准库的allocator默认实现。
下面是极简vector容器以及迭代器的代码实现：
#include 从上面的代码可以看到，容器的iterator实现成容器的嵌套类类型，提供了迭代容器常用的运算符重载函数，容器本身提供了begin和end方法，begin返回容器首元素的迭代器，end返回容器末尾元素后继位置的迭代器。
容器迭代器失效问题
容器的迭代器失效问题还是比较常考到的，随着VS版本的迭代，g++版本的迭代，C++标准库容器以及迭代器的源码都有比较大的修改，但是迭代器失效的问题本质归纳起来就两点：
1>不同容器的迭代器是不能进行比较的
2>容器的元素进行增加、删除操作后，原来的迭代器就全部失效了
这个从源码上能够清晰的看出来，在两个迭代器iterator进行operator!=比较操作的时候，都会进行_Compat这样的一个判断：
const _Container_base12 *_Getcont() const noexcept
{ // get owning container
return (_Myproxy == nullptr ? nullptr : _Myproxy->_Mycont);
}
void _Compat(const _Vector_const_iterator& _Right) const
{ // test for compatible iterator pair
#if _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 0
(void)_Right;
#else /* ^^^ _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 0 ^^^ // vvv _ITERATOR_DEBUG_LEVEL != 0 vvv */
_STL_VERIFY(this->_Getcont() == _Right._Getcont(), "vector iterators incompatible");
#endif /* _ITERATOR_DEBUG_LEVEL == 0 */
}
用迭代器遍历容器的时候，每一次都会判断当前迭代器it != container.end()是否已经到达容器的末尾迭代器，当上面两个条件发生以后，这里_STL_VERIFY(this->_Getcont() == _Right._Getcont(), “vector iterators incompatible”);这个判断就失败了，程序运行报错，提示迭代器不匹配，意思就是迭代器失效了！
那迭代器失效怎么办？
答案就是要对迭代器进行实时更新，如下面的代码：
#include 
const_iterator迭代器实现
const_iterator和上面的普通iterator比较起来就是，通过iterator可读可写，而const_iterator只能读取容器元素，不能修改容器元素，const_iterator在设计上，一般作为iterator的基类而存在，因为一个iterator对象可以初始化const_iterator，反过来是不行的，它们的操作几乎一样，除了读写权限不同。
在上面MyVector演示代码的基础上，实现const_iterator常量迭代器，代码如下：
#include 可以写如下代码测试，常量迭代器只能读取，不能修改：
int main()
{
MyVector<int> vec;
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
vec.push_back(rand() % 100);
}
MyVector<int>::const_iterator cit = vec.begin();
for (; cit != vec.end(); ++cit)
{
std::cout << *cit << " ";//这里*cit不能被赋值作为左值
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
reverse_iterator和const_reverse_iterator的设计
实际上反向迭代器reverse_iterator和反向常量迭代器const_reverse_iterator就是通过正向迭代器iterator和const_iterator实现的，通过用正向迭代器实例化得到相应的反向迭代器，看下面代码演示实现：
#include 上面新增加的代码，就是反向迭代器的代码，可以安装Beyond Compare软件来对比代码的更改，体会反向迭代器的优秀设计。代码测试如下：
int main()
{
MyVector<int> vec;
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
vec.push_back(rand() % 100);
}
//正向遍历容器元素
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it)
{
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;
//反向遍历容器元素
MyVector<int>::const_reverse_iterator rit = vec.rbegin();
for (; rit != vec.rend(); ++rit)
{
std::cout << *rit << " ";
// *rit = 20; 反向常量迭代器不能修改容器元素的值
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
insert插入型迭代器
C++标准库中提供了一些插入型迭代器，主要用于泛型算法当中，给容器添加元素，插入行迭代器有：
示例代码：
#include
#include 流迭代器
在C++中，不管是标准的输入输出流，还是文件流，或者是字符串流，也可以看作容器，那么C++库提供了流迭代器，看下面代码示例：
#include
#include可以看到，借助copy泛型算法、插入行迭代器、istream_iterator输入流迭代器和ostream_iterator输出流迭代器，可以很方便的进行流操作，文件流和字符串流同理。