遍历数组（或其他数据结构）中的数据是编程中极常见的操作。迄今为止，我们已介绍多种遍历方式：使用循环与索引（while 循环与 for 循环）、使用指针与指针算术，以及使用基于范围的 for 循环：
#include <array>
#include <cstddef>
#include <iostream>
int main()
{
// C++17 中，变量 arr 的类型被推导为 std::array<int, 7>
// 若编译时出现错误，请参见下方警告
std::array arr{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
std::size_t length{ std::size(arr) };
// 使用索引的 while 循环
std::size_t index{ 0 };
while (index < length)
{
std::cout << arr[index] << ' ';
++index;
}
std::cout << '\n';
// 使用索引的 for 循环
for (index = 0; index < length; ++index)
{
std::cout << arr[index] << ' ';
}
std::cout << '\n';
// 使用指针的 for 循环（ptr 不能为 const，因为需要递增）
for (auto ptr{ &arr[0] }; ptr != (&arr[0] + length); ++ptr)
{
std::cout << *ptr << ' ';
}
std::cout << '\n';
// 基于范围的 for 循环
for (int i : arr)
{
std::cout << i << ' ';
}
std::cout << '\n';
return 0;
}
警告
本节示例使用了 C++17 的“类模板实参推导”功能，根据初始化器自动推断模板实参。如上例中，编译器将 std::array arr{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; 推导为 std::array<int, 7> arr{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };。
若编译器未启用 C++17，将出现类似“缺少模板实参”的错误。请按本节——配置编译器：选择语言标准启用 C++17；若无法启用，请将使用类模板实参推导的语句改为显式指定模板实参，例如 std::array<int, 7> arr{ … };。
各种遍历方式的局限
- 基于索引的循环：仅当容器支持随机访问（如数组）时才适用，且代码冗长。
- 指针与指针算术：语法冗长，对不熟悉指针的读者不友好；仅适用于内存连续的元素（数组），不适用于链表、树、映射等结构。
- 基于范围的 for 循环：机制隐藏，却能遍历数组、链表、树、映射等多种结构——其背后依赖迭代器。
迭代器
迭代器是一个专门用于遍历容器（如数组元素、字符串字符等）的对象，沿途提供对每个元素的访问。
同一容器可提供多种迭代器，例如数组可提供前向迭代器（正向遍历）和反向迭代器（逆向遍历）。
创建合适类型的迭代器后，程序员即可通过统一接口遍历并访问元素，而无需关心底层存储方式。
C++ 迭代器通常使用 operator++ 移动到下一元素，operator* 访问当前元素，从而对不同容器保持一致的遍历方法。
指针作为迭代器
最简单的迭代器是指针，用于顺序存储的数据：
#include <array>
#include <iostream>
int main()
{
std::array arr{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
auto begin{ &arr[0] };
auto end{ begin + std::size(arr) }; // 指向尾后位置
for (auto ptr{ begin }; ptr != end; ++ptr)
std::cout << *ptr << ' ';
std::cout << '\n';
return 0;
}
输出：0 1 2 3 4 5 6
警告
切勿使用 int* end{ &arr[std::size(arr)] }; 获取尾后指针，这会造成越界解引用，导致未定义行为。
正确写法：int* end{ arr.data() + std::size(arr) };（data() 返回指向首元素的指针）。
标准库迭代器
所有标准库容器均直接支持迭代。无须手动计算首尾，只需调用容器的 begin() 与 end() 成员函数：
#include <array>
#include <iostream>
int main()
{
std::array array{ 1, 2, 3 };
auto begin{ array.begin() };
auto end{ array.end() };
for (auto p{ begin }; p != end; ++p)
std::cout << *p << ' ';
std::cout << '\n';
return 0;
}
输出：1 2 3
<iterator> 头文件还提供了泛型函数 std::begin 与 std::end，可用于 C 风格数组或标准容器：
#include <array>
#include <iostream>
int main()
{
std::array array{ 1, 2, 3 };
auto begin{ std::begin(array) };
auto end{ std::end(array) };
for (auto p{ begin }; p != end; ++p)
std::cout << *p << ' ';
std::cout << '\n';
return 0;
}
（提示：对 C 风格数组，std::begin/std::end 定义在 <iterator>；对容器，则位于相应头文件。）
operator< 与 operator!= 在循环条件中的差异
- 对数值索引循环，优先使用
index < length（见本节）。 - 对迭代器循环，惯例使用
p != end，因某些迭代器类型不支持关系比较，而!=对所有迭代器均适用。
回到基于范围的 for 循环
任何拥有 begin() 与 end() 成员函数，或可配合 std::begin()/std::end() 的类型，均可用于基于范围的 for 循环：
#include <array>
#include <iostream>
int main()
{
std::array array{ 1, 2, 3 };
for (int i : array)
std::cout << i << ' ';
std::cout << '\n';
return 0;
}
基于范围的 for 循环背后调用容器的 begin() 与 end()。
C 风格定长数组可用 std::begin/std::end，故也支持；动态或退化数组不支持，因其类型信息不含长度。
迭代器失效（悬垂迭代器）
与指针、引用类似，迭代器也可能因元素地址变化或销毁而“悬垂”，此时称迭代器失效。访问失效迭代器将导致未定义行为。
某些修改容器的操作（如向 std::vector 添加元素）可能导致元素地址变化，从而令现有迭代器失效。良好的 C++ 文档会注明哪些操作可能或必然导致迭代器失效。
示例：在遍历中修改容器导致失效
#include <vector>
int main()
{
std::vector v{ 0, 1, 2, 3 };
for (auto num : v) // 隐式使用迭代器
{
if (num % 2 == 0)
v.push_back(num + 1); // 使 v 的迭代器失效，未定义行为
}
return 0;
}
}
**示例：使用失效迭代器**
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
int main()
{
std::vector v{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
auto it{ v.begin() };
++it;
std::cout << *it << '\n'; // 输出 2
v.erase(it); // 删除当前元素，使 it 及后续迭代器失效
++it; // 未定义行为
std::cout << *it << '\n';
return 0;
}
修复方法：erase 返回指向被删元素下一位置的迭代器，可将其赋值给原迭代器：
it = v.erase(it); // 重新获得有效迭代器
std::cout << *it << '\n'; // 安全，输出 3
失效迭代器可通过赋予新的有效迭代器（如 begin()、end() 或容器操作返回值）重新生效。
#include <iostream>
#include <vector>
int main()
{
std::vector v{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
auto it{ v.begin() };
++it; // move to second element
std::cout << *it << '\n';
it = v.erase(it); // erase the element currently being iterated over, set `it` to next element
std::cout << *it << '\n'; // now ok, prints 3
return 0;
}
