C++ vector 迭代器 iterator 完整入門教學：操作、分類與失效規則

為什麼用迭代器？

• 統一介面：所有標準容器皆提供 iterator，演算法 (STL ``) 以迭代器為參數，實現容器與演算法解耦。
• 部分容器 (list, map, set) 不支援下標存取，迭代器是通用遍歷方式。
• 語意清晰：begin()/end() 表達「範圍」概念，配合範圍-based for (C++11) 更簡潔。

vector 迭代器核心操作

關鍵特性

1. begin() 指向第一個元素，end() 指向「最後一個元素之後」的虛擬位置 (past-the-end)，不可解參考。
2. 空容器 begin() == end()。
3. 任何改變 vector 長度的操作 (push_back, insert, erase, resize, reserve 導致重新分配) 都會使所有現有迭代器失效。

const_iterator 與 const 迭代器

• vector<T>::const_iterator：指向 const T，只能讀取元素，迭代器本身可修改 (可遞增)。
• const vector<T>::iterator it：迭代器本身為常量 (不可遞增)，但指向元素可修改。極少使用。
• cbegin()/cend() (C++11) 直接回傳 const_iterator。

範圍-based for (C++11 推薦寫法)

for (const auto &elem : vec) { /* 唯讀 */ }
for (auto &elem : vec) { /* 可修改 */ }

編譯器自動轉換為迭代器循環，程式碼最簡潔、不易出錯。

常見錯誤與避坑

1. 使用失效迭代器：vec.push_back(x); 後繼續用舊 it → 未定義行為。
2. erase 迴圈未正確更新迭代器：it = vec.erase(it); (C++11 回傳下一有效迭代器)。
3. 混用 signed/unsigned 比較：vec.size() 回傳 size_t，迴圈變數宜用 size_t 或 auto。