STL 算法通过 iterator_traits 在编译时检测迭代器的“标签”（Tag），来决定是否允许编译。

概念（concept）、改进（refinement）和模型（model）

STL 文献使用术语概念（concept）来描述一系列的要求，因此存在输入迭代器概念、正向迭代器概念等。概念可以具有类似继承的关系，如双向迭代器继承了正向迭代器的功能；由于不能用 C++ 继承机制表达这种关系（如把正向迭代器实现为类、把双向迭代器实现为常规指针），有些 STL 文献使用术语改进（refinement）来表示这种概念上的继承——双向迭代器是对正向迭代器概念的一种改进。概念的具体实现被称为模型（model），因此指向 int 的常规指针是一个随机访问迭代器模型，也是一个正向迭代器模型，因为它满足该概念的所有要求。

将指针用作迭代器

指针满足所有的迭代器要求。迭代器是 STL 算法的接口，而指针是迭代器，因此 STL 算法可以使用指针来对基于指针的非 STL 容器（如数组）进行操作。STL 的 sort() 接受指向容器第一个元素的迭代器和指向超尾的迭代器作为参数。

copy() 算法

copy() 可以将数据从一个容器复制到另一个容器中，以迭代器方式实现，因此它可以从一种容器复制到另一种容器，甚至可以在数组之间复制。copy() 的前两个迭代器参数表示要复制的范围，最后一个迭代器参数表示要将第一个元素复制到什么位置；前两个参数最好是输入迭代器，最后一个参数最好是输出迭代器。

copy() 将覆盖目标容器中已有的数据，同时目标容器必须足够大以容纳被复制的元素，因此不能用 copy() 将数据放到空矢量中（除非采用插入迭代器技巧）。

ostream_iterator 模板

ostream_iterator 模板是输出迭代器概念的一个模型，也是一个适配器（adapter）——一个类或函数，可以将一些其他接口转换为 STL 使用的接口。通过包含头文件 <iterator> 并声明 std::ostream_iterator<int, char> out_iter(std::cout, " ") 来创建。第一个模板参数指出被发送给输出流的数据类型，第二个指出输出流使用的字符类型（另一个可能值是 wchar_t）；构造函数第一个参数指出要使用的输出流（可以是文件输出流），最后一个字符串参数是发送给输出流的每个数据项后显示的分隔符。

#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <iterator> using namespace std; ​ int main() { vector<int> v = {10, 20, 30, 40}; ​ // 1. 创建适配器：绑定到 cout，分隔符是空格 ostream_iterator<int> out_it(cout, " "); ​ // 2. 使用 copy 算法：将 v 的内容"复制"到 out_it copy(v.begin(), v.end(), out_it); // 输出结果：10 20 30 40 ​ return 0; }

copy算法全程不知道自己在写屏幕。它只管傻傻地“赋值给迭代器”，而ostream_iterator把这个赋值动作“翻译”成了cout <<。

istream_iterator 模板

头文件 <iterator> 还定义了 istream_iterator 模板，使 istream 输入可用作迭代器接口，它是输入迭代器概念的一个模型。可以使用两个 istream_iterator 对象定义 copy() 的输入范围。与 ostream_iterator 相似，它也使用两个模板参数：第一个指出要读取的数据类型，第二个指出输入流使用的字符类型。

#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <iterator> using namespace std; ​ int main() { vector<int> nums; ​ cout << "请输入若干整数（空格分隔，输入非整数或 Ctrl+Z/Ctrl+D 结束）: " << endl; ​ // 定义输入范围：从 cin 开始，到流结束哨兵为止 istream_iterator<int> in_it(cin); // 起始迭代器（绑定 cin） istream_iterator<int> end_it; // 结束迭代器（默认构造，哨兵） ​ // 将输入流中的所有 int 拷贝到 vector 中 copy(in_it, end_it, back_inserter(nums)); ​ // 输出结果验证 cout << "你输入了 " << nums.size() << " 个数字: "; for (int n : nums) cout << n << " "; ​ return 0; }

其他预定义迭代器：reverse、back_insert、front_insert、insert

头文件 <iterator> 还提供了其他一些专用的预定义迭代器类型：reverse_iterator、back_insert_iterator、front_insert_iterator 和 insert_iterator。

1. 反向迭代器（reverse_iterator）：执行递增操作将导致它被递减；“rbegin() 返回指向超尾的反向迭代器，rend() 返回指向第一个元素的反向迭代器”。

2. back_insert_iterator（前置插入迭代器）、front_insert_iterator（后置插入迭代器） 和 insert_iterator（插入迭代器去）：back_insert_iterator 将元素插入到容器尾部，front_insert_iterator 插入到容器前端，insert_iterator 插入到构造函数参数指定位置的前面；三个插入迭代器都是输出迭代器概念的模型。

std::copy

// 标准库 std::copy 的简化伪代码 template <class InputIt, class OutputIt> OutputIt copy(InputIt first, InputIt last, OutputIt d_first) { while (first != last) { // 1. 只要没走到终点 *d_first = *first; // 2. 把源的值，赋值给目标位置 ++first; // 3. 源指针往前走 ++d_first; // 4. 目标指针往前走 } return d_first; }

#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <iterator> using namespace std; ​ int main() { // ----- 准备工作 ----- vector<int> src = {10, 20, 30}; vector<int> dst(3); // 预留 3 个位置 ​ // ① 容器 → 容器（必须保证 dst 有足够空间，否则越界崩溃） copy(src.begin(), src.end(), dst.begin()); // dst 变成 {10, 20, 30} ​ // ② 容器 → 容器（自动扩容，推荐！） vector<int> dst2; copy(src.begin(), src.end(), back_inserter(dst2)); // dst2 变成 {10, 20, 30} ​ // ③ 容器 → 流（打印到屏幕） copy(src.begin(), src.end(), ostream_iterator<int>(cout, " ")); // 输出：10 20 30 ​ // ④ 流 → 容器（从键盘读取） cout << "请输入 3 个整数: "; vector<int> input; copy(istream_iterator<int>(cin), istream_iterator<int>(), back_inserter(input)); // 如果输入 "1 2 3"，input 变成 {1, 2, 3} ​ // ⑤ 流 → 流（直接把输入复制到输出，一个字符过滤器） cout << "你输入的又原样输出: "; copy(istream_iterator<int>(cin), istream_iterator<int>(), ostream_iterator<int>(cout, " ")); ​ // ⑥ 原始数组 → 容器（C 风格兼容） int arr[] = {100, 200, 300}; vector<int> vec_from_arr; copy(arr, arr + 3, back_inserter(vec_from_arr)); // vec_from_arr 变成 {100, 200, 300} ​ return 0; }

容器概念（container concept）与容器类型

STL 具有容器概念和容器类型。

• 容器概念是具有名称（如容器、序列容器、关联容器等）的通用类别；

• 容器类型是可用于创建具体容器对象的模板。

  容器概念像是概念化的抽象基类：所有容器都有 begin/end，但在实际 C++ 代码中，它们根本不使用继承（没有虚函数表），只是大家刚好都长这样。” 这叫鸭子类型（Duck Typing）——只要你有 begin() 和 end()，编译期就认为你是容器。

  容器是存储其他对象的对象，被存储对象必须是同一种类型；存储的数据为容器所有，即容器过期时存储的数据也过期（但若数据是指针，则它指向的数据不一定过期）。

  类型必须是可复制构造（copy constructible）和可赋值的（assignable）。

  基本容器不能保证其元素都按特定顺序存储，也不能保证元素的顺序不变，但对概念进行改进后可以增加这样的保证。C++11 改进这些概念，添加了术语可复制插入（CopyInsertable）和可移动插入（MoveInsertable）。