C++迭代器模式通过操作符重载实现遍历与容器解耦,STL容器提供begin()/end()返回满足约定(*, ->, ++, !=等)的迭代器,无需抽象基类,依托概念而非继承实现零成本抽象。

在 C++ 中实现迭代器模式,核心是抽象“遍历容器”的行为,让使用者无需关心容器内部结构,就能统一访问元素。STL 的 vector、list、map 等容器都遵循这一思想——它们各自提供 begin() 和 end(),返回符合标准的迭代器类型(如 vector),而这些迭代器本质上就是行为型设计模式中的“Iterator”具体实现。
迭代器模式的关键角色与 C++ 实现要点
一个典型的迭代器模式包含四个角色:Aggregate(聚合接口)、ConcreteAggregate(具体容器)、Iterator(迭代器接口)、ConcreteIterator(具体迭代器)。C++ 中不强制定义抽象基类 Iterator,而是通过约定(满足 operator*、operator->、operator++、operator!= 等)来体现“可迭代性”。STL 要求迭代器至少支持五种类别(Input/Output/Forward/Bidirectional/RandomAccess),但最常用的是前向和随机访问两类。
- 容器需提供
begin()和end()成员函数,返回对应迭代器对象 - 迭代器需重载基本操作符:解引用
*、成员访问->、自增++(前置/后置)、相等/不等比较==/!= - 为支持范围 for 循环(
for (auto& x : container)),迭代器还应满足可解构、可拷贝、可比较等语义要求
手写一个简单 vector-like 容器及其迭代器
下面是一个极简但完整的示例,模拟 std::vector 的核心迭代逻辑,帮助理解底层原理:
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template <typename t>
class SimpleVec {
private:
T* data_;
size_t size_;
size_t capacity_;
<p>public:
// 迭代器定义(嵌套类,模仿 STL 风格)
class iterator {
T<em> ptr_;
public:
iterator(T</em> p) : ptr<em>(p) {}
T& operator<em>() { return </em>ptr</em>; }
T<em> operator->() { return ptr<em>; }
iterator& operator++() { ++ptr</em>; return </em>this; } // 前置++
iterator operator++(int) { iterator tmp = *this; ++ptr<em>; return tmp; } // 后置++
bool operator!=(const iterator& other) const { return ptr</em> != other.ptr<em>; }
bool operator==(const iterator& other) const { return ptr</em> == other.ptr_; }
};</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false;">// 容器接口
SimpleVec(size_t n = 0) : size_(0), capacity_(n), data_(n ? new T[n] : nullptr) {}
~SimpleVec() { delete[] data_; }
void push_back(const T& val) {
if (size_ >= capacity_) {
// 简化扩容逻辑
T* new_data = new T[capacity_ ? capacity_ * 2 : 1];
for (size_t i = 0; i <p>};</p>
使用方式与 STL 完全一致:
int arr[5]; for (int* p = arr; p != arr+5; ++p) ...
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