在C 中實(shí)現(xiàn)自定義迭代器的關(guān)鍵在于遵循標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)迭代器的結(jié)構(gòu)和規(guī)范。1. 理解迭代器的基本要求：需支持*it、it->、 it、it 及==、!=操作，并提供五個(gè)類型別名以兼容STL；2. 定義容器與迭代器類：如示例中的MyArray容器及其內(nèi)部iterator類，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)、解引用、成員訪問(wèn)、前綴/后綴 及比較運(yùn)算符；3. 注意事項(xiàng)：確保所有必要類型別名定義、避免懸空指針、區(qū)分前后綴 、保持begin/end一致性，若需隨機(jī)訪問(wèn)還需實(shí)現(xiàn)operator 、operator-等并設(shè)置相應(yīng)iterator_category；4. 使用場(chǎng)景與擴(kuò)展：適用于非標(biāo)容器遍歷、資源安全訪問(wèn)、虛擬集合生成等，可結(jié)合模板編程支持const_iterator及反向迭代。只要明確所需功能并按規(guī)范實(shí)現(xiàn)，即可構(gòu)建高效可靠的自定義迭代器。

在 C 中實(shí)現(xiàn)一個(gè)自定義迭代器，關(guān)鍵在于理解標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中迭代器的工作方式，并按照一定的結(jié)構(gòu)和規(guī)范來(lái)編寫。雖然看起來(lái)有點(diǎn)復(fù)雜，但只要掌握了基本結(jié)構(gòu)和必要的接口，其實(shí)并不難。

1. 理解迭代器的基本要求

C 的迭代器本質(zhì)上是一個(gè)對(duì)象，它支持一些基本操作，比如：

• *it：訪問(wèn)當(dāng)前元素
• it->：訪問(wèn)當(dāng)前元素的成員（如果元素是對(duì)象）
• it 或 it ：移動(dòng)到下一個(gè)元素
• == 和 !=：判斷兩個(gè)迭代器是否相等或不等

為了與 STL 兼容，你的自定義迭代器最好繼承自 std::iterator（C 17 前推薦），或者手動(dòng)提供五個(gè)類型別名：value_type, difference_type, pointer, reference, iterator_category。

例如，如果你寫的是前向只讀迭代器，可以設(shè)置 iterator_category 為 std::forward_iterator_tag；如果是可讀寫的雙向迭代器，則設(shè)為 std::bidirectional_iterator_tag。

2. 定義一個(gè)簡(jiǎn)單的容器和迭代器類

我們先從一個(gè)簡(jiǎn)單的例子開始：一個(gè)固定大小的數(shù)組容器和它的迭代器。

template <typename T>
class MyArray {
    T data[10];
public:
    // 迭代器類定義
    class iterator {
        T* ptr;
    public:
        using value_type = T;
        using difference_type = std::ptrdiff_t;
        using pointer = T*;
        using reference = T&;
        using iterator_category = std::random_access_iterator_tag;

        iterator(T* p) : ptr(p) {}
        reference operator*() const { return *ptr; }
        pointer operator->() const { return ptr; }
        iterator& operator  () {   ptr; return *this; } // 前綴  
        iterator operator  int) { iterator tmp(*this);   ptr; return tmp; } // 后綴  
        bool operator==(const iterator& other) const { return ptr == other.ptr; }
        bool operator!=(const iterator& other) const { return ptr != other.ptr; }
    };

    iterator begin() { return iterator(&data[0]); }
    iterator end() { return iterator(&data[10]); }
};

這樣你就可以像使用 vector 一樣使用這個(gè)容器了：

MyArray<int> arr;
for (auto it = arr.begin(); it != arr.end();   it) {
    *it = 42; // 修改每個(gè)元素
}

3. 注意事項(xiàng)和常見錯(cuò)誤

• 不要忘記定義所有必要的類型別名：否則可能無(wú)法通過(guò)某些 STL 算法的檢查。
• 避免懸空指針或引用：如果你的容器內(nèi)部數(shù)據(jù)會(huì)動(dòng)態(tài)變化，確保迭代器指向的數(shù)據(jù)依然有效。
• 重載運(yùn)算符時(shí)注意前后綴的區(qū)別：后綴版本需要返回舊值，所以效率上通常比前綴差一點(diǎn)。
• 盡量保持一致性：比如 begin() 返回第一個(gè)元素的位置，end() 返回最后一個(gè)元素之后的位置。

如果你打算支持隨機(jī)訪問(wèn)（比如 it n 或 it[n]），還需要實(shí)現(xiàn) operator , operator-, operator[]，并正確設(shè)置 iterator_category 為 std::random_access_iterator_tag。

4. 使用場(chǎng)景和擴(kuò)展建議

自定義迭代器最常見的用途包括：

• 遍歷非標(biāo)準(zhǔn)容器（如樹、圖、鏈表等）
• 提供對(duì)資源的安全訪問(wèn)（如文件流、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流）
• 實(shí)現(xiàn)惰性求值或按需生成數(shù)據(jù)的“虛擬”集合

如果你想讓迭代器更通用，可以考慮結(jié)合模板編程，讓它支持 const 版本（const_iterator），甚至支持反向迭代（rbegin() / rend()）。

基本上就這些。寫起來(lái)有點(diǎn)繁瑣，但邏輯清晰，結(jié)構(gòu)明確。只要搞清楚你要支持哪些操作、繼承什么類別，剩下的就是按部就班地實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符重載。

以上是如何在C中編寫自定義迭代器？的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！