### 1. 迭代器简介
为了提高C++编程的效率，STL（Standard Template Library）中提供了许多容器，包括vector、list、map、set等。然而有些容器（vector）可以通过下标索引的方式访问容器里面的数据，但是大部分的容器（list、map、set）不能使用这种方式访问容器中的元素。**为了统一访问不同容器时的访问方式**，STL为每种容器在实现的时候设计了一个内嵌的**iterator类**，不同的容器有自己专属的迭代器（专属迭代器负责实现对应容器访问元素的具体细节），使用迭代器来访问容器中的数据。除此之外，**通过迭代器可以将容器和通用算法结合在一起**，只要给予算法不同的迭代器，就可以对不同容器执行相同的操作，例如find查找函数（因为迭代器提供了统一的访问方式，这是使用迭代器带来的好处）。迭代器对一些基本操作如\*、->、++、==、!=、=进行了重载，使其具有了遍历复杂数据结构的能力，其遍历机制取决于所遍历的容器，所有迭代器的使用和指针的使用非常相似。通过begin，end函数获取容器的头部和尾部迭代器，**end迭代器**不包含在容器之内，**当begin和end返回的迭代器相同时表示容器为空。**
> STL主要由 **容器、迭代器、算法、函数对象、和内存分配器** 五大部分构成。
### 2. 迭代器的实现原理
首先，看看STL中迭代器的实现思路：
从上图中可以看出，STL通过类型别名的方式实现了对外统一；在不同的容器中类型别名的真实迭代器类型是不一样的，而且真实迭代器类型对于++、--、\*、->等基本操作的实现方式也是不同的。（PS：迭代器很好地诠释了接口与实现分离的意义）
既然我们已经知道了迭代器的实现思路，现在如果让我们自己设计一个list容器的简单迭代器，应该如何实现呢？
1. list类需要有操作迭代器的方法
1. begin/end
2. insert/erase/emplace
2. list类有一个内部类list_iterator
1. 有一个成员变量ptr指向list容器中的某个元素
2. iterator负责重载++、--、\*、->等基本操作
3. list类定义内部类list_iterator的类型别名
以上就是实现一个list容器的简单迭代器需要考虑的具体细节。
### 3. 迭代器的简单实现
my_list.h（**重要部分有注释说明**）
```C++
//
// Created by wengle on 2020-03-14.
//
#ifndef CPP_PRIMER_MY_LIST_H
#define CPP_PRIMER_MY_LIST_H
#include
template
class node {
public:
T value;
node *next;
node() : next(nullptr) {}
node(T val, node *p = nullptr) : value(val), next(p) {}
};
template
class my_list {
private:
node *head;
node *tail;
int size;
private:
class list_iterator {
private:
node *ptr; //指向list容器中的某个元素的指针
public:
list_iterator(node *p = nullptr) : ptr(p) {}
//重载++、--、*、->等基本操作
//返回引用，方便通过*it来修改对象
T &operator*() const {
return ptr->value;
}
node *operator->() const {
return ptr;
}
list_iterator &operator++() {
ptr = ptr->next;
return *this;
}
list_iterator operator++(int) {
node *tmp = ptr;
// this 是指向list_iterator的常量指针，因此*this就是list_iterator对象，前置++已经被重载过
++(*this);
return list_iterator(tmp);
}
bool operator==(const list_iterator &t) const {
return t.ptr == this->ptr;
}
bool operator!=(const list_iterator &t) const {
return t.ptr != this->ptr;
}
};
public:
typedef list_iterator iterator; //类型别名
my_list() {
head = nullptr;
tail = nullptr;
size = 0;
}
//从链表尾部插入元素
void push_back(const T &value) {
if (head == nullptr) {
head = new node(value);
tail = head;
} else {
tail->next = new node(value);
tail = tail->next;
}
size++;
}
//打印链表元素
void print(std::ostream &os = std::cout) const {
for (node *ptr = head; ptr != tail->next; ptr = ptr->next)
os << ptr->value << std::endl;
}
public:
//操作迭代器的方法
//返回链表头部指针
iterator begin() const {
return list_iterator(head);
}
//返回链表尾部指针
iterator end() const {
return list_iterator(tail->next);
}
//其它成员函数 insert/erase/emplace
};
#endif //CPP_PRIMER_MY_LIST_H
```
test.cpp
```C++
//
// Created by wengle on 2020-03-14.
//
#include
#include "my_list.h"
struct student {
std::string name;
int age;
student(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}
//重载输出操作符
friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const student &stu) {
os << stu.name << " " << stu.age;
return os;
}
};
int main() {
my_list l;
l.push_back(student("bob", 1)); //临时量作为实参传递给push_back方法
l.push_back(student("allen", 2));
l.push_back(student("anna", 3));
l.print();
for (my_list::iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
std::cout << *it << std::endl;
*it = student("wengle", 18);
}
return 0;
}
```
### 4. 迭代器失效
```C++
// inserting into a vector
#include
#include
int main ()
{
std::vector myvector (3,100);
std::vector::iterator it;
it = myvector.begin();
it = myvector.insert ( it , 200 );
myvector.insert (it,200,300);
//it = myvector.insert (it,200,300);
myvector.insert (it,5,500); //当程序执行到这里时，大概率会crash
for (std::vector::iterator it2=myvector.begin(); it2
