C++迭代器设计模式

迭代器模式是一种行为型设计模式，它允许客户端通过统一的接口来访问集合中的元素，而不用暴露该集合的底层表示。

在 C++ 中，STL（Standard Template Library）提供了迭代器模式的实现。STL 中定义了五种类型的迭代器：输入迭代器、输出迭代器、正向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器，它们分别对应不同的迭代器行为和性能。

在实现自己的迭代器时，需要定义一个迭代器类，该类应该包含迭代器相关的操作，如：`operator++()`（前缀和后缀版本）、`operator*()`、`operator->()`等。此外，还需要定义迭代器类型别名，如：`value_type`、`iterator_category`、`difference_type`等，它们用于标识迭代器的属性和特征。

以下是一个简单的迭代器类的示例：

template<typename T>
class MyIterator {
public:
    using iterator_category = std::forward_iterator_tag;
    using value_type = T;
    using difference_type = std::ptrdiff_t;
    using pointer = T*;
    using reference = T&;

    MyIterator(pointer ptr) : m_ptr(ptr) {}

    reference operator*() const {
        return *m_ptr;
    }

    pointer operator->() const {
        return m_ptr;
    }

    MyIterator& operator++() {
        ++m_ptr;
        return *this;
    }

    MyIterator operator++(int) {
        MyIterator temp = *this;
        ++(*this);
        return temp;
    }

    bool operator==(const MyIterator& other) const {
        return m_ptr == other.m_ptr;
    }

    bool operator!=(const MyIterator& other) const {
        return !(*this == other);
    }

private:
    pointer m_ptr;
};

在上述示例中，我们定义了一个指向类型为 `T` 的对象的迭代器类 `MyIterator`，该类包含了迭代器相关的操作和属性。其中，`iterator_category` 属性用于标识迭代器的类型，`value_type` 属性表示迭代器所指对象的类型，`difference_type` 属性表示两个迭代器之间的距离（以整型表示），`pointer` 属性表示迭代器所指对象的指针类型，`reference` 属性表示迭代器所指对象的引用类型。

除了属性之外，我们还定义了构造函数、解引用操作符、箭头操作符、前缀和后缀版本的自增操作符、相等和不等操作符等迭代器操作。

使用自定义的迭代器类时，需要按照 STL 的迭代器接口来使用它，例如：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    MyIterator<int> begin = v.begin();
    MyIterator<int> end = v.end();

    for (auto it = begin; it != end; ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在上述示例中，我们使用自定义的迭代器类 `MyIterator` 来遍历一个 vector 容器，并输出容器中的元素。需要注意的是，我们使用了 STL 中的迭代器接口 `begin()` 和 `end()` 来获取容器的起始和结束迭代器，并将它们作为自定义迭代器的构造函数参数。然后，我们使用自定义迭代器来遍历容器，并输出容器中的元素。