cpp-STL-迭代器的用法（一）摘要：stl迭代器的用法很重要，可以很大程度上便利编程。本文介绍了使用迭代器相关的函数

摘要：stl迭代器的用法很重要，可以很大程度上便利编程。本文介绍了使用迭代器相关的函数进行填充，导航和初始化等操作，本文可以作为一个速查本。

C++ STL 迭代器操作：填充、迭代器导航与初始化

引言

STL 的全拼是 Standard Template Library，中文翻译为 “标准模板库” 。

它是 C++ 编程语言标准库的重要组成部分，提供了一系列可复用的通用组件。

核心组成部分：

STL 主要包含四大组件：

容器 - 用于存储数据的通用数据结构。
- 例如：vector（动态数组）, list（链表）, map（关联数组）, set（集合）等。
算法 - 用于操作容器中数据的函数模板。
- 例如：sort（排序）, find（查找）, copy（复制）等。
迭代器 - 类似于指针的对象，用于在容器中遍历元素，是连接容器和算法的桥梁。
函数对象 - 行为类似函数的对象，可以作为算法的某种策略。

在 C++ 开发中，STL（标准模板库）是我们日常工作中不可或缺的工具。然而，面对容器操作时，常常会对各种填充方法、迭代器导航和初始化方式记不住，所以本文简要总结了一下日常用到的迭代器相关的函数。

一、Vector 指定范围填充的多种方式

1.1 使用 `std::fill()` 函数（推荐）

std::fill() 是填充容器范围的首选方法，它简洁高效且意图明确。

#include <algorithm>
#include <vector>

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

// 填充索引 [2, 5) 的范围为 99
std::fill(vec.begin() + 2, vec.begin() + 5, 99);
// 结果：1, 2, 99, 99, 99, 6, 7, 8, 9

1.2 使用 `std::fill_n()` 函数

当你需要从某个位置开始填充指定数量的元素时，std::fill_n() 更加合适。

// 从索引3开始，填充4个元素为77
std::fill_n(vec.begin() + 3, 4, 77);
// 结果：1, 2, 3, 77, 77, 77, 77, 8, 9

很像 string类的 substr(start, count) 方法。

1.3 手动循环填充

递归简单场景下可以直接使用循环：

for (int i = start; i < end; ++i) {
    vec[i] = value;
}

1.4 重要注意事项

范围表示：始终使用左闭右开区间 [start, end)
边界检查：确保索引不越界
性能考虑：标准库函数通常比手动循环更高效

二、迭代器位置访问与导航

2.1 访问下一个位置的三种方式

2.1.1 使用 `std::next()` 函数（推荐）

#include <iterator>
#include <vector>

std::vector<int> vec = {10, 20, 30, 40, 50};
auto it = vec.begin() + 1;  // 指向20

// 获取下一个位置
auto next_it = std::next(it);
std::cout << *next_it;  // 输出：30

// 指定步长前进
auto future_it = std::next(it, 3);
std::cout << *future_it;  // 输出：50

2.1.2 使用 `+` 运算符

auto next_it = it + 1;        // 下一个位置
auto future_it = it + 3;      // 后面第三个位置

2.1.3 使用递增运算符

auto next_it = ++it;  // 前置递增，it 和 next_it 都指向新位置

2.2 访问前一个位置

使用 std::prev() 函数可以安全地获取前一个位置：

auto it = vec.begin() + 3;  // 指向40
auto prev_it = std::prev(it);      // 指向30
auto prev_two = std::prev(it, 2);  // 指向20

三、`std::prev()` 和 `std::next()` 的深入探讨

3.1 跨容器支持情况

容器类型	迭代器类别	`std::next()`	`std::prev()`	`+` 运算符
`std::vector`	随机访问	✅	✅	✅
`std::list`	双向	✅	✅	❌
`std::forward_list`	前向	✅	❌	❌
`std::deque`	随机访问	✅	✅	✅
`std::set/map`	双向	✅	✅	❌

3.2 在 List 中的使用

#include <list>
#include <iterator>

std::list<int> mylist = {10, 20, 30, 40, 50};
auto it = mylist.begin();
std::advance(it, 2);  // 移动到30的位置

// list 不支持 + 运算符，但可以用 next/prev
auto prev_it = std::prev(it, 2);  // 指向10
auto next_it = std::next(it, 2);  // 指向50

下面是另外的一个迭代器操作函数 advance和next的区别

特性	`std::advance`	`std::next`
返回值	无 (`void`)	新的迭代器
是否修改原迭代器	✅ 是	❌ 否
使用场景	移动现有迭代器	获取新迭代器而不修改原迭代器
性能	直接修改，可能更高效	需要创建副本
安全性	不检测边界	不检测边界

distance能检测两个迭代器的距离，但是前提是，迭代器本身没有失效。

3.3 在 Set/Map 中的使用

#include <set>
#include <iterator>

std::set<int> myset = {10, 20, 30, 40, 50};
auto it = myset.find(30);

if (it != myset.end()) {
    auto prev_it = std::prev(it);  // 指向20
    auto next_it = std::next(it);  // 指向40
}

四、std::list 初始化方法大全

4.1 基础初始化方式

#include <list>

// 1. 空列表
std::list<int> list1;

// 2. 指定大小
std::list<int> list2(5);           // 5个元素，默认值0
std::list<int> list3(5, 42);       // 5个元素，每个都是42

// 3. 初始化列表（推荐）
std::list<int> list4 = {1, 2, 3, 4, 5};
std::list<std::string> list5{"apple", "banana", "cherry"};

// 4. 从其他容器复制
std::list<int> original = {1, 2, 3};
std::list<int> list6(original);                    // 拷贝构造
std::list<int> list7(original.begin(), original.end());  // 迭代器范围

4.2 从不同类型容器初始化

// 从数组初始化
int arr[] = {10, 20, 30, 40};
std::list<int> from_array(arr, arr + 4);

// 从vector初始化
std::vector<int> vec = {5, 6, 7, 8, 9};
std::list<int> from_vector(vec.begin(), vec.end());

4.3 复杂数据类型初始化

class Person {
public:
    std::string name;
    int age;
    
    Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}
};

std::list<Person> people = {
    Person("Alice", 25),
    Person("Bob", 30),
    Person("Charlie", 35)
};

4.4 使用 assign() 重新初始化

std::list<int> mylist;

mylist.assign(5, 10);           // {10, 10, 10, 10, 10}
mylist.assign({1, 2, 3, 4, 5}); // {1, 2, 3, 4, 5}

std::vector<int> vec = {6, 7, 8};
mylist.assign(vec.begin(), vec.end());  // {6, 7, 8}

五、最佳实践总结

5.1 填充操作

首选：std::fill() 用于范围填充
备选：std::fill_n() 用于指定数量填充
避免：手动循环，除非有特殊需求

5.2 迭代器导航

通用方案：std::next() 和 std::prev()
随机访问容器：可以使用 + 运算符
重要原则：始终进行边界检查

5.3 容器初始化

简单情况：使用初始化列表 {}
重复值：使用 (size, value) 构造函数
复杂场景：使用迭代器范围或 assign() 方法

5.4 通用建议

优先使用标准库算法，它们经过优化且更安全
理解迭代器类别，选择合适的方法
始终考虑边界情况，避免未定义行为
保持代码一致性，在团队中使用统一的编码风格

结语

stl的方法很多，记住几个常用的就行，随用随查。

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