C++ 中不同类型的基于范围的 for 循环迭代器

C++ 中的基于范围的 for 循环是一个非常方便的语言特性，它可以遍历容器或者其他可迭代对象中的所有元素。然而，使用基于范围的 for 循环需要使用迭代器来进行底层遍历操作。本文将介绍 C++ 中不同类型的基于范围的 for 循环迭代器，并提供示例代码来演示如何使用它们。

1. 针对数组的迭代器

在 C++ 中，可以使用范围 for 循环来迭代数组中的元素。为了支持这一特性，需要使用 C++11 引入的 begin 和 end 函数，它们用于获取指向数组开头和结尾的指针。然后我们可以通过指针来遍历数组中的元素。

#include <iostream>

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (auto& x : arr) {
        std::cout << x << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

在上面的代码中，我们可以使用 auto& x 来捕获数组中的每个元素，然后输出它们的值。

2. 针对容器的迭代器

除了数组之外，C++ 中的迭代器还包括指向容器元素的迭代器。对于标准库容器，我们可以使用它们的 begin 和 end 函数来获取迭代器，例如：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec{1, 2, 3, 4, 5};
    for (auto& x : vec) {
        std::cout << x << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

在上面的例子中，我们使用了 std::vector<int> 容器，并使用 auto& x 来遍历容器中的每个元素。可以看到，输出结果与遍历数组的结果相同。

需要注意的是，对于一些非标准库容器或者自定义容器，可能需要手动实现它们的 begin 和 end 函数，以便支持基于范围的 for 循环迭代器。

3. 针对字符串的迭代器

C++ 中的字符串也是可迭代的对象，我们可以使用基于范围的 for 循环来遍历字符串中的每个字符。对于字符串对象，也可以使用 begin 和 end 函数来获取对应的迭代器。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello, world!";
    for (auto& c : str) {
        std::cout << c;
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了标准库的 std::string 类型，并通过 auto& c 来遍历字符串中的每个字符。

4. range-v3 库中的迭代器

C++20 中引入了一系列与范围有关的语言特性，其中最重要的就是范围库 range-v3。这个库提供了一系列方便的工具函数和数据类型，可以大大简化基于范围的操作。

对于迭代器的支持，range-v3 库中提供了 ranges::begin 和 ranges::end 函数，用于获取任何可遍历对象的起始和结尾迭代器。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <range/v3/all.hpp>

int main() {
    std::vector<int> vec{1, 2,3, 4, 5};
    for (auto& x : ranges::views::all(vec)) {
        std::cout << x << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 range-v3 库的 ranges::views::all 函数来将容器视为一个范围，从而避免使用 begin 和 end 函数。

5. 其他特殊迭代器类型

除了上述常用迭代器类型外，C++ 中还有一些特殊的迭代器类型，例如反向迭代器、插入迭代器、流迭代器等等。

例如，反向迭代器可以用于实现逆序遍历容器：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>

int main() {
    std::vector<int> vec{1, 2, 3, 4, 5};
    for (auto it = vec.rbegin(); it != vec.rend(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了 std::vector<int> 的反向迭代器，可以通过 rbegin() 和 rend() 函数获取。

还有其他的特殊迭代器类型可以用于实现一些特殊的操作，读者可以自行查阅资料来深入了解。