[C++] STLのイテレーターについてわかりやすく詳しく解説

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; // ベクターの初期化
    // イテレーターの宣言
    std::vector<int>::iterator it; 
    // イテレーターを使って要素を出力
    for (it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
        std::cout << *it << std::endl; // 要素の出力
    }
    return 0;
}

1
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3
4
5

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator> // std::istream_iterator
int main() {
    std::vector<int> numbers;
    std::cout << "整数を入力してください(Ctrl+Dで終了):" << std::endl;
    
    // 入力イテレーターを使用して標準入力から整数を読み取る
    std::istream_iterator<int> start(std::cin), end;
    numbers.insert(numbers.end(), start, end); // ベクターに追加
    // 読み取った整数を出力
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << std::endl;
    }
    return 0;
}

整数を入力してください(Ctrl+Dで終了):
1
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3
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5
1
2
3
4
5

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator> // std::ostream_iterator
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 出力イテレーターを使用して標準出力に書き込む
    std::ostream_iterator<int> out(std::cout, "\n");
    std::copy(numbers.begin(), numbers.end(), out); // ベクターの要素を出力
    return 0;
}

1
2
3
4
5

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::vector<int>::iterator it = numbers.begin(); // イテレーターの初期化
    std::cout << "最初の要素: " << *it << std::endl; // 要素のアクセス
    return 0;
}

最初の要素: 10

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int>::iterator it = numbers.begin(); // イテレーターの初期化
    // イテレーターを使って要素を出力
    while (it != numbers.end()) { // 終端までループ
        std::cout << *it << " "; // 要素の出力
        ++it; // 次の要素に移動
    }
    return 0;
}

1 2 3 4 5

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int>::iterator it1 = numbers.begin(); // 最初のイテレーター
    std::vector<int>::iterator it2 = numbers.end();   // 終端のイテレーター
    if (it1 != it2) { // イテレーターの比較
        std::cout << "イテレーターは異なる位置を指しています。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

イテレーターは異なる位置を指しています。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::sort
int main() {
    std::vector<int> numbers = {5, 3, 1, 4, 2}; // ベクターの初期化
    // イテレーターを使ってソート
    std::sort(numbers.begin(), numbers.end()); // 昇順にソート
    // ソート結果を出力
    for (const auto& num : numbers) {
        std::cout << num << " "; // 要素の出力
    }
    return 0;
}

1 2 3 4 5

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::find
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; // ベクターの初期化
    int target = 3; // 検索対象の値
    // イテレーターを使って要素を検索
    auto it = std::find(numbers.begin(), numbers.end(), target); // 検索
    if (it != numbers.end()) { // 要素が見つかった場合
        std::cout << "見つかりました: " << *it << std::endl; // 要素の出力
    } else {
        std::cout << "見つかりませんでした。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

見つかりました: 3

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator> // std::istream_iterator, std::ostream_iterator
int main() {
    std::vector<int> numbers;
    std::cout << "整数を入力してください(Ctrl+Dで終了):" << std::endl;
    
    // 入力イテレーターを使用して標準入力から整数を読み取る
    std::istream_iterator<int> start(std::cin), end;
    numbers.insert(numbers.end(), start, end); // ベクターに追加
    // 出力イテレーターを使用して標準出力に書き込む
    std::ostream_iterator<int> out(std::cout, "\n");
    std::copy(numbers.begin(), numbers.end(), out); // ベクターの要素を出力
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator> // std::reverse_iterator
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; // ベクターの初期化
    // リバースイテレーターを使用して逆順に出力
    std::reverse_iterator<std::vector<int>::iterator> rit(numbers.end()); // リバースイテレーターの初期化
    for (; rit != std::reverse_iterator<std::vector<int>::iterator>(numbers.begin()); ++rit) {
        std::cout << *rit << " "; // 要素の出力
    }
    return 0;
}

5 4 3 2 1

#include <iostream>
#include <vector>
class StepIterator {
public:
    using iterator_category = std::forward_iterator_tag;
    using value_type = int;
    using difference_type = std::ptrdiff_t;
    using pointer = int*;
    using reference = int&;
    StepIterator(int* ptr, std::size_t step) : ptr_(ptr), step_(step) {}
    reference operator*() { return *ptr_; }
    StepIterator& operator++() { ptr_ += step_; return *this; }
    bool operator!=(const StepIterator& other) const { return ptr_ != other.ptr_; }
private:
    int* ptr_;
    std::size_t step_;
};
int main() {
    std::vector<int> numbers = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // ベクターの初期化
    StepIterator it(numbers.data(), 2); // 2つおきのイテレーター
    StepIterator end(numbers.data() + numbers.size()); // 終端のイテレーター
    // ステップイテレーターを使って要素を出力
    while (it != end) {
        std::cout << *it << " "; // 要素の出力
        ++it; // 次の要素に移動
    }
    return 0;
}

0 2 4 6 8

#include <iostream>
class ArrayIterator {
public:
    using iterator_category = std::random_access_iterator_tag; // イテレーターのカテゴリ
    using value_type = int; // 要素の型
    using difference_type = std::ptrdiff_t; // 差分の型
    using pointer = int*; // ポインタの型
    using reference = int&; // 参照の型
    ArrayIterator(int* ptr) : ptr_(ptr) {} // コンストラクタ
    reference operator*() { return *ptr_; } // デリファレンス演算子
    ArrayIterator& operator++() { ++ptr_; return *this; } // インクリメント演算子
    ArrayIterator operator++(int) { ArrayIterator temp = *this; ++(*this); return temp; } // 後置インクリメント
    bool operator!=(const ArrayIterator& other) const { return ptr_ != other.ptr_; } // 比較演算子
private:
    int* ptr_; // ポインタ
};
class Array {
public:
    Array(int* data, std::size_t size) : data_(data), size_(size) {}
    ArrayIterator begin() { return ArrayIterator(data_); } // 開始位置
    ArrayIterator end() { return ArrayIterator(data_ + size_); } // 終了位置
private:
    int* data_; // 配列のデータ
    std::size_t size_; // 配列のサイズ
};
int main() {
    int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50}; // 配列の初期化
    Array array(arr, 5); // Arrayオブジェクトの作成
    // カスタムイテレーターを使って要素を出力
    for (ArrayIterator it = array.begin(); it != array.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " "; // 要素の出力
    }
    return 0;
}

10 20 30 40 50

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int>::iterator it = numbers.begin(); // イテレーターの初期化
    numbers.erase(it); // 要素の削除
    // itは無効になっているため、以下の行は未定義の動作を引き起こす可能性がある
    std::cout << *it << std::endl; // 無効なイテレーターの使用
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int>::iterator it = numbers.begin(); // イテレーターの初期化
    // 範囲外アクセスを防ぐために、end()を超えないようにループ
    while (it != numbers.end()) {
        std::cout << *it << " "; // 要素の出力
        ++it; // 次の要素に移動
    }
    return 0;
}

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