五种迭代器类型分别是什么？

八股文_C++STL面试题 0 4

参考回答

C++ STL 中的五种迭代器类型是：

输入迭代器（Input Iterator）：
只允许从容器中读取元素，且只能向前移动一次。适用于只进行读取操作的场景。
输出迭代器（Output Iterator）：
只允许向容器写入元素，且只能向前移动一次。适用于只进行写入操作的场景。
前向迭代器（Forward Iterator）：
既可以读取元素，也可以写入元素。它支持多次向前移动，但不支持回退。适用于不需要回溯的场景。
双向迭代器（Bidirectional Iterator）：
除了支持前向移动外，还可以回退到之前的位置。适用于需要双向遍历的场景。
随机访问迭代器（Random Access Iterator）：
支持前向移动、回退，并且支持任意位置的跳跃（如 +、- 运算符）。它是最强大的迭代器，适用于 vector 和 deque 等支持随机访问的容器。

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输入迭代器（Input Iterator）：
- 输入迭代器只能进行读取操作，它只能向前遍历容器元素，并且每个元素只能被访问一次。这使得它在单次读取时非常高效。一个典型的例子是 istream_iterator，它用于从流中读取数据。
- 示例：
```
std::istream_iterator<int> input_it(std::cin); 
std::istream_iterator<int> end_it;
while (input_it != end_it) {
 std::cout << *input_it << " ";
 ++input_it;
}
```
- 该代码片段会从标准输入读取整数并打印，直到输入结束。
输出迭代器（Output Iterator）：
- 输出迭代器只能用于写操作，且只能将数据写入容器中。它也只能向前遍历一次，不支持回退或随机访问。一个常见的输出迭代器是 ostream_iterator，用于将数据输出到流中。
- 示例：
```
std::ostream_iterator<int> output_it(std::cout, " ");
*output_it = 10;  // 将 10 输出到标准输出
```
前向迭代器（Forward Iterator）：
- 前向迭代器不仅支持读取和写入操作，而且可以在容器中进行多次前向遍历。它适用于需要多次读取数据但不需要回溯的情况。list 容器的迭代器就是前向迭代器。
- 示例：
```
std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
std::list<int>::iterator it = lst.begin();
while (it != lst.end()) {
 std::cout << *it << " ";
 ++it;
}
```
双向迭代器（Bidirectional Iterator）：
- 双向迭代器除了支持前向遍历外，还支持后退操作。这使得它可以在容器中进行双向遍历。list 和 set 容器的迭代器就是双向迭代器。
- 示例：
```
std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = lst.begin();
++it;  // 向前移动
--it;  // 向后移动
```
随机访问迭代器（Random Access Iterator）：
- 随机访问迭代器是最强大的迭代器，支持前向、后退并且支持任意位置的跳跃操作（通过加减偏移量）。它们通常用于 vector 和 deque 容器，因其支持常数时间的随机访问。
- 示例：
```
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = vec.begin();
std::cout << *(it + 2) << std::endl;  // 输出 3
```
迭代器的继承关系：
C++ STL 中的迭代器是按照能力的强弱进行分类的。所有迭代器类型都从一个基础类 Iterator 继承，并逐渐增加其能力：
- Input Iterator 是最基础的迭代器，支持输入操作。
- Output Iterator 支持输出操作。
- Forward Iterator 能多次向前遍历。
- Bidirectional Iterator 支持前进和回退操作。
- Random Access Iterator 是最强大的，支持任意的索引和移动。
常量迭代器：
还有一种与上述迭代器相关的类型叫做“常量迭代器（Const Iterator）”。它不允许通过迭代器修改容器中的元素，只能进行读取。这对于需要保护容器数据不被修改的场景非常有用。

总结来说，C++ STL 提供了不同类型的迭代器以适应不同的需求。从基础的输入输出操作到强大的随机访问，迭代器为我们提供了灵活且高效的容器操作方式。

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