C++ const 與迭代器完整指南：const_iterator 與 iterator 的區別

前言

C++ STL 迭代器與 const 結合時有兩種截然不同的語意：迭代器本身不可變，或迭代器指向的元素不可變。混淆兩者是常見錯誤來源。

一、兩種 const 的語意對照

二、程式碼實例解析

/* effectivecpp.cpp
 * Created on: 2013.11.13
 * Author: Caroline
 * Compiler: eclipse cdt ; gcc 4.7.1
 */
#include <iostream>
#include <vector>

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

    // 情況 1：const iterator (迭代器本身不可變)
    const auto it = iv.begin();  // 等價於 vector<int>::iterator const it
    std::cout << "*it = " << *it << std::endl;
    *it = 10;        // OK：可修改元素值
    std::cout << "*it = " << *it << std::endl;
    // ++it;         // 錯誤：無法修改迭代器位置

    iv = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 情況 2：const_iterator (元素不可變)
    auto cit = iv.cbegin();  // C++11 起推薦使用 cbegin()/cend()
    // 等價於：std::vector<int>::const_iterator cit = iv.begin();
    std::cout << "*cit = " << *cit << std::endl;
    ++cit;           // OK：可移動迭代器
    // *cit = 10;    // 錯誤：無法修改元素值
    std::cout << "*cit = " << *cit << std::endl;

    return 0;
}

三、關鍵差異總結

const iterator (T* const)

• 迭代器變數本身為常量，初始化後不可重新繫結
• 解參考可修改元素：*it = value;
• 無法遞增/遞減/賦值：++it, it = other 皆錯誤
• 適用於：演算法需要固定迭代器位置但需修改元素時

const_iterator (const T*)

• 迭代器可自由移動、複製、賦值
• 解參考為 const 參考，不可修改元素
• 適用於：唯讀遍歷、const 成員函數回傳
• C++11 提供 cbegin(), cend(), crbegin(), crend() 明確取得

四、最佳實務

1. 預設使用 auto it = c.begin()；唯讀遍歷用 auto it = c.cbegin()
2. 函數參數若不修改容器，應接受 const Container& 並使用 const_iterator
3. 避免直接寫 const Container::iterator，易誤讀；改用 Container::const_iterator 或 auto
4. C++11 起優先使用 cbegin()/cend() 而非 begin()/end() 搭配 const 轉換

五、常見錯誤與修正

// 錯誤：企圖修改 const_iterator 指向的元素
for (auto it = vec.cbegin(); it != vec.cend(); ++it) {
    *it = 0;  // 編譯錯誤
}

// 正確：使用非 const 迭代器
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    *it = 0;  // OK
}

// 或使用範圍 for (C++11)
for (auto& elem : vec) {
    elem = 0;  // OK
}