如何实现 STL 风格的迭代器并避免常见的陷阱？

我创建了一个集合，我想为其提供一个 STL 风格的随机访问迭代器。我正在寻找迭代器的示例实现，但没有找到。我知道需要 const 重载[] and *运营商。迭代器“STL 风格”的要求是什么？还有哪些其他需要避免的陷阱（如果有）？

附加上下文：这是针对一个库的，除非我确实需要，否则我不想引入任何对它的依赖。我编写自己的集合，以便能够使用相同的编译器提供 C++03 和 C++11 之间的二进制兼容性（因此没有可能会破坏的 STL）。

https://cplusplus.com/reference/iterator/ https://cplusplus.com/reference/iterator/有一个方便的图表，详细介绍了 C++11 标准第 24.2.2 节的规范。基本上，迭代器具有描述有效操作的标签，并且标签具有层次结构。下面纯粹是象征性的，这些类实际上并不存在。

iterator {
    iterator(const iterator&);
    ~iterator();
    iterator& operator=(const iterator&);
    iterator& operator++(); //prefix increment
    reference operator*() const;
    friend void swap(iterator& lhs, iterator& rhs); //C++11 I think
};

input_iterator : public virtual iterator {
    iterator operator++(int); //postfix increment
    value_type operator*() const;
    pointer operator->() const;
    friend bool operator==(const iterator&, const iterator&);
    friend bool operator!=(const iterator&, const iterator&); 
};
//once an input iterator has been dereferenced, it is 
//undefined to dereference one before that.

output_iterator : public virtual iterator {
    reference operator*() const;
    iterator operator++(int); //postfix increment
};
//dereferences may only be on the left side of an assignment
//once an output iterator has been dereferenced, it is 
//undefined to dereference one before that.

forward_iterator : input_iterator, output_iterator {
    forward_iterator();
};
//multiple passes allowed

bidirectional_iterator : forward_iterator {
    iterator& operator--(); //prefix decrement
    iterator operator--(int); //postfix decrement
};

random_access_iterator : bidirectional_iterator {
    friend bool operator<(const iterator&, const iterator&);
    friend bool operator>(const iterator&, const iterator&);
    friend bool operator<=(const iterator&, const iterator&);
    friend bool operator>=(const iterator&, const iterator&);

    iterator& operator+=(size_type);
    friend iterator operator+(const iterator&, size_type);
    friend iterator operator+(size_type, const iterator&);
    iterator& operator-=(size_type);  
    friend iterator operator-(const iterator&, size_type);
    friend difference_type operator-(iterator, iterator);

    reference operator[](size_type) const;
};

contiguous_iterator : random_access_iterator { //C++17
}; //elements are stored contiguously in memory.

你可以专攻std::iterator_traits<youriterator>，或者将相同的 typedef 放入迭代器本身，或者继承自std::iterator（有这些类型定义）。我更喜欢第二种选择，以避免改变std命名空间，并且为了可读性，但大多数人继承自std::iterator.

struct std::iterator_traits<youriterator> {        
    typedef ???? difference_type; //almost always ptrdiff_t
    typedef ???? value_type; //almost always T
    typedef ???? reference; //almost always T& or const T&
    typedef ???? pointer; //almost always T* or const T*
    typedef ???? iterator_category;  //usually std::forward_iterator_tag or similar
};

请注意 iterator_category 应该是以下之一std::input_iterator_tag, std::output_iterator_tag, std::forward_iterator_tag, std::bidirectional_iterator_tag, or std::random_access_iterator_tag，取决于您的迭代器满足哪些要求。根据您的迭代器，您可以选择专门化std::next, std::prev, std::advance, and std::distance也是如此，但这很少需要。在极其罕见您可能希望专门研究的案例std::begin and std::end.

你的容器可能还应该有一个const_iterator，这是一个（可能可变的）常量数据迭代器，类似于您的iterator除非它应该可以从 a 隐式构造iterator并且用户应该无法修改数据。其内部指针通常是指向非常量数据的指针，并且具有iterator继承自const_iterator从而尽量减少代码重复。

我的帖子在编写您自己的 STL 容器 https://stackoverflow.com/questions/7758580/writing-your-own-stl-container/7759622#7759622有更完整的容器/迭代器原型。