迭代器

本课属于 Coddy C++ 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 72 课，共 104 课。

迭代器是连接容器和算法的对象。无论容器内部如何存储数据，迭代器都能提供统一的方式来访问其中的元素。你可以把迭代器看作一种通用指针，它知道如何在容器中移动。

每个 STL 容器都提供 begin() 和 end() 方法。begin() 迭代器指向第一个元素，而 end() 指向最后一个元素之后的位置，这是一个标记停止位置的哨兵：

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> nums = {10, 20, 30};
    
    for (std::vector<int>::iterator it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";  // 解引用以获取值
    }
    // 输出：10 20 30
}

auto 关键字大大简化了迭代器声明：

for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    *it *= 2;  // 通过迭代器修改元素
}
// nums 现在是 {20, 40, 60}

迭代器根据功能分为不同类别。随机访问迭代器（例如来自 vector 的迭代器）支持算术运算，例如 it + 3 或 it1 - it2。

双向迭代器（来自 list、map）可以用 ++ 和 -- 向前和向后移动。前向迭代器只能朝一个方向移动。

要反向遍历，请使用 rbegin() 和 rend()：

for (auto rit = nums.rbegin(); rit != nums.rend(); ++rit) {
    std::cout << *rit << " ";  // 按相反顺序输出
}

挑战

简单

让我们构建一个库存跟踪系统，使用迭代器遍历和操作物品集合。你将练习使用不同类型的迭代器，以各种方式遍历数据。

你将把代码分到两个文件中：

Inventory.h：定义一个 Inventory 类，用于管理存储在 std::vector<int> 中的物品数量集合。
你的类应提供以下方法：
- addItem(int quantity)：将物品数量添加到库存中
- printForward()：使用 begin() 和 end() 迭代器打印所有数量，数量之间用空格分隔，并在末尾换行
- printReverse()：使用 rbegin() 和 rend() 反向迭代器按相反顺序打印所有数量，数量之间用空格分隔，并在末尾换行
- doubleAll()：使用迭代器遍历向量，并将每个数量就地翻倍
- getTotal()：使用迭代器计算并返回所有数量的总和
使用 auto 关键字声明迭代器，让代码保持简洁。
main.cpp：读取 4 个整数输入（每个输入单独占一行），表示物品数量。
创建一个 Inventory，并添加这 4 个数量。然后通过以下操作演示迭代器的用法：
1. 打印 Forward:，然后调用 printForward()
2. 打印 Reverse:，然后调用 printReverse()
3. 使用 getTotal() 打印 Total: <sum>
4. 调用 doubleAll() 修改这些数量
5. 打印 After doubling:，然后调用 printForward()
6. 使用 getTotal() 打印 New total: <sum>

例如，输入 10、25、15 和 30 时：

Forward: 10 25 15 30 
Reverse: 30 15 25 10 
Total: 80
After doubling: 20 50 30 60 
New total: 160

这个挑战能让你练习通过迭代器读取元素（用于打印和求和），以及通过迭代器修改元素（用于翻倍）。你还会看到，反向迭代器可以让反向遍历变得简单，无需操作索引。

亲手试试

#include <iostream>
#include "Inventory.h"

using namespace std;

int main() {
    // 读取四个整数输入
    int q1, q2, q3, q4;
    cin >> q1;
    cin >> q2;
    cin >> q3;
    cin >> q4;

    // TODO: 创建一个 Inventory 对象

    // TODO: 将四个数量都添加到库存中

    // TODO: 输出 "Forward: "，然后调用 printForward()

    // TODO: 输出 "Reverse: "，然后调用 printReverse()

    // TODO: 输出 "Total: "，后面接上 getTotal() 的结果

    // TODO: 调用 doubleAll() 修改数量

    // TODO: 输出 "After doubling: "，然后调用 printForward()

    // TODO: 输出 "New total: "，后面接上 getTotal() 的结果

    return 0;
}

自我测试

这节课包含一个小测验。开始学习即可作答，并记录你的进度。

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