在經典的設計模式中，有一種迭代器模式，定義為：提供一個對象來順序訪問聚合對象中的一系列數據，而不暴露聚合對象的內部表示。

迭代器的主要優點如下：

訪問一個聚合對象的內容而無須暴露它的內部表示。

遍歷任務交由迭代器完成，這簡化了聚合類。

它支持以不同方式遍歷一個聚合，甚至可以自定義迭代器的子類以支持新的遍歷。

增加新的聚合類和迭代器類都很方便，無須修改原有代碼。

封裝性良好，為遍歷不同的聚合結構提供一個統一的接口。

使用過STL的童鞋就知道，迭代器是STL使用最多的技術；那么迭代器具體是怎么實現的呢？本文來討論一下迭代器的原理和相關實現。

1. list類

首先，我們簡單的模擬一個單項鏈表，這個鏈表可以往表頭插入數據，并且返回表頭。

1.1 ListItem

首先，我們需要一個ListItem表示每個鏈表節點，這個聲明如下：

namespace?BH {template<typename?T>class?ListItem;template<typename?T>std::ostream&?operator<<(std::ostream&?out,?ListItem&?d);template<typename?T>class?ListItem{public:ListItem(const?T&?t)?:?Data(t),?Next(nullptr)?{}ListItem(T&&?t)?:?Data(std::forward(t)),?Next(nullptr)?{}template<typename...?Types>ListItem(Types&&...?args)?:?Data(std::forward(args)...),?Next(nullptr)?{}void?setnext(ListItem*?n){Next?=?n;}ListItem*?next(){return?Next;}friend?std::ostream&?operator<<?(std::ostream&?out,?ListItem&?d);private:ListItem*?Next;T*?Data;};template<typename?T>std::ostream&?operator<<(std::ostream&?out,?ListItem&?d){out?<<?d.Data;return?out;} }

首先這里構造函數：

支持普通構造。

支持移動函數。

支持參數完美轉發。

友元operator<<，支持數據輸出。

對于移動函數可以參考：nktype="2" hasload="1" style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(87, 107, 149); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); cursor: pointer; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">C 移動函數原理淺析。

1.2 list類

這個類實現一個鏈表，支持簡單的插入，并且返回頭部節點。

namespace?BH {template<typename?T>class?list{public:list()?noexcept?:?Head(nullptr)?{}void?push(const?T&?t){ListItem*?Data?=?new?ListItem(t);Data->setnext(Head);Head?=?Data;}void?push(T&&?t){ListItem*?Data?=?new?ListItem(t);Data->setnext(Head);Head?=?Data;}template<typename...?Types>void?emplace(Types&&...?args){ListItem*?Data?=?new?ListItem(std::forward(args)...);Data->setnext(Head);Head?=?Data;}ListItem*?front(){return?Head;}private:ListItem*?Head;}; }

如上，為了演示，這個類實現的很簡單，只支持push，和front兩個操作。

2. iterator

使用過STL都知道，iterator主要是用來遍歷容器中的數據節點，那么上面這個list，我們的主要功能是能夠不用在外部知道list的實現原理，使用iterator來遍歷數據。

所以iterator的主要功能有：

支持 ，遍歷元素。

支持*，取元素程序。

支持->，指針操作。

支持==和!=操作，比較iterator是否到了結尾。

所以這個實現可以如下：

namespace?BH {template?<typename?T>class?ListIter{public:using?value_type?=?T;using?reference?=?T?&?;using?const_referenct?=?const?T&;using?pointer?=?T?*?;using?const_pointor?=?const?T*;using?size_type?=?size_t;using?difference_type?=?ptrdiff_t;ListIter(pointer?p?=?nullptr)?:?Iter(p)?{}bool?operator==(const?ListIter&?rhs)?const?noexcept{return?Iter?==?rhs.Iter;}bool?operator!=(const?ListIter&?rhs)?const?noexcept{return?Iter?!=?rhs.Iter;}ListIter&?operator (){Iter?=?Iter->next();return?*this;}ListIter&?operator (int){value_type?tmp?=?*this;&*this;return?tmp;}reference?operator*(){return?*Iter;}pointer?operator->(){return?Iter;}private:pointer?Iter;}; }

3. 使用

接下來，我們看一下這個iterator如何使用：

int?main(int?args,?char*?argv[]) {BH::list<std::string>?l;l.push(std::string("hello"));l.push("world");l.push("abcd");l.push("efg");l.push("kmm");BH::ListIter<BH::ListItem<std::string>>?iter(l.front());BH::ListIter<BH::ListItem<std::string>>?end;while?(iter?!=?end){std::cout?<<?*iter?<<?std::endl;iter;}return?0; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C 迭代器iterator的实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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