Что такое итератор в стандартной библиотеке шаблонов (STL)?

Итератор в STL — это обобщенная концепция, предоставляющая способ доступа к элементам контейнера (например, vector, list, map) последовательно, без раскрытия внутренней структуры этого контейнера. Это похоже на указатель на элемент, но с дополнительными возможностями в зависимости от категории итератора.

Основные функции итератора:

• Получение доступа к текущему элементу (*it).
• Перемещение к следующему элементу (++it).
• Сравнение с другим итератором (например, для определения конца последовательности it != end()).

Категории итераторов (в порядке расширения возможностей):

1. Input Iterator: Могут считывать элементы однократно (например, ввод из потока). Поддерживают *it (для чтения), ++it, it == other.
2. Output Iterator: Могут записывать элементы однократно (например, вывод в поток). Поддерживают *it (для записи), ++it.
3. Forward Iterator: Могут считывать и записывать элементы многократно и перемещаться только вперед. Поддерживают *it (чтение/запись), ++it, it == other.
4. Bidirectional Iterator: Могут перемещаться как вперед, так и назад. Поддерживают все операции Forward Iterator, а также --it.
5. Random Access Iterator: Могут перемещаться на произвольное количество элементов за один шаг (как указатели). Поддерживают все операции Bidirectional Iterator, а также:
   • it + n, it - n (перемещение на n элементов)
   • it += n, it -= n
   • it[n] (доступ к элементу со смещением n)
   • it < other, <=, >, >= (сравнение позиций)

Пример использования:

#include <vector>
#include <iostream>

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

    // Получаем итератор на начало контейнера
    std::vector<int>::iterator it = v.begin();

    // Обходим элементы с помощью итератора
    while (it != v.end()) {
        std::cout << *it << " "; // Разыменование итератора для доступа к значению
        ++it; // Переход к следующему элементу
    }
    std::cout << std::endl; // Вывод: 1 2 3 4 5

    return 0;
}

Итераторы обеспечивают абстракцию над конкретным типом контейнера, позволяя алгоритмам STL работать с различными типами данных единообразно.