迭代器模式 Iterator

“数据结构”模式

• 常常有一些组件在内部具有特定的数据结构，如果让客户程序依赖这些特定的数据结构，将极大地破坏组件的复用。这时候，将这些特定数据结构封装在内部，在外部提供统一的接口，来实现与特定数据结构无关的访问，是一种行之有效的解决方案。
• 典型模式
  1.Composite
  2·Iterator
  3·Chain of Resposibility

动机（Motivation）

• 在软件构建过程中，集合对象内部结构常常变化各异。但对于这些集合对象，我们希望在不暴露其内部结构的同时，可以让外部客户代码透明地访问其中包含的元素；同时这种“透明遍历”也为“同一种算法在多种集合对象上进行操作”提供了可能。
• 使用面向对象技术将这种遍历机制抽象为“迭代器对象”为“应对变化中的集合对象”提供了一种优雅的方式。

模式定义

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露（稳定）该对象的内部表示。——《设计模式》GoF

代码示例

#include <iostream>
#include <string>
#include "vector"

using namespace std;

template<typename T> class Iterator
{
public:
    virtual void first() = 0;
    virtual void next() = 0;
    virtual bool isDone() /*const*/ = 0;
    //virtual T& current() = 0;
    virtual string/*&*/ current() = 0;
};

template<typename T> class MyCollection;


template<typename T> class CollectionIterator : public Iterator<T> {
    MyCollection<T> mc; // 聚合
    int  m_index;
public:
    CollectionIterator(const MyCollection<T> & c); /*: mc(c) { }*/
    void first() override;
    void next() override;
    bool isDone() /*const*/ override;
    //T& current() override;
    string/*&*/ current() override;
};


template<typename T> class MyCollection {
private:
    vector<string>  m_MyC = { "小红", "小明", "小张", "123", "周杰伦" }; // 这里类型写死，测试下。
public:
    Iterator<T>* GetIterator();
    //{
    //    //...
    //}
    int Count();
    string GetValue(int index);
};

template<typename T> CollectionIterator<T>::CollectionIterator(const MyCollection<T> & c)
{
    mc = c;
}


template<typename T> void CollectionIterator<T> ::first() {
    m_index = 0;
}
template<typename T> void CollectionIterator<T>::next() {
    m_index++;
}
template<typename T> bool  CollectionIterator<T>::isDone() /*const*/ {
    return m_index == mc.Count();
}
template<typename T> string/*&*/  CollectionIterator<T>::current() {
    return mc.GetValue(m_index);
}


template<typename T> /*T&*/Iterator<T>*  MyCollection<T>::GetIterator() {
    //CollectionIterator<T> collectionIt(this); // 
    //return collectionIt;
    T temp;
    return new CollectionIterator<T>(*this);
}

template<typename T> int MyCollection<T>::Count()
{
    return m_MyC.size();
}


template<typename T>  string MyCollection<T>::GetValue(int index)
{
    return m_MyC[index];
}



void MyAlgorithm()
{
    MyCollection<int> mc;
    Iterator<int> *iter = mc.GetIterator();

    //// 这里是虚函数调用，数量多的时候会出现性能问题(运行时多态)。所以说这个模式在
    //// 今天的C++中已经过时了，因为 C++ 的泛型编程 和 STL 库，编译时多态。
    for (iter->first(); !iter->isDone(); iter->next()) {
        cout << iter->current() << endl;
    }

    delete iter;
}


int main()
{
    MyAlgorithm();

    getchar();
    return 0;
}

输出：

小红
小明
小张
123
周杰伦

这个迭代器只能往前走，不能往后走。

类图

用面向对象的方式来遍历。这种设计模式，在今天的 C++ 中已经过时了。STL，泛型编程有很好的解决方案。

要点总结

• 迭代抽象：访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。>迭代多态：为遍历不同的集合结构提供一个统一的接口，从而支持同样的算法在不同的集合结构上进行操作。
• 迭代器的健壮性考虑：遍历的同时更改迭代器所在的集合结构，会导致问题。

参考：GeekBand