1.简介
迭代器模式是一种行为设计模式， 让你能在不暴露集合（聚合对象）底层表现形式 （列表、 栈和树等） 的情况下遍历集合（聚合对象）中所有的元素。
迭代器的意义就是将这个行为抽离封装起来，这样客户端只需要调用合适的迭代器，来进行对应的遍历，而不用自己去实现这一行为。
2、结构
迭代器模式主要由以下几个结构组成：
迭代器（Iterator）：定义访问和遍历聚合对象中元素的接口，包括获取下一个元素、判断是否还有下一个元素等方法。
具体迭代器（Concrete Iterator）：实现迭代器接口，存储聚合对象的当前状态，负责遍历聚合对象中的元素。
聚合对象（Aggregate）：定义创建相应迭代器对象的接口，一般是一个集合类，如列表、数组等。
具体聚合对象（Concrete Aggregate）：实现聚合对象接口，创建具体迭代器对象，可以通过实现不同的聚合对象来提供不同方式的遍历。
在迭代器模式中，客户端通过获取聚合对象的迭代器，使用迭代器的方法遍历聚合对象中的元素，而无需暴露聚合对象的内部表示。这样可以提高系统的灵活性和可扩展性，同时也降低了聚合对象与迭代器之间的耦合度。
3、实现方式
3.1、案例引入
说到迭代器，大家应该很容易就想到在集合中的迭代器遍历集合的场景，这里我们就通过迭代器模式，自定义简单的集合和迭代器，模拟使用迭代器遍历集合的场景。
3.2、结构分析
在上述场景中，结构分别对应迭代器模式中的角色：
Container：对应迭代器模式中的抽象聚合类
ConcreteContainer：对应迭代器模式中的具体的聚合类
Iterator：对应迭代器模式中的抽象迭代器类；
ConcreteIterator：对应迭代器模式中的具体迭代器类；
3.3、具体实现
只在一个.cpp里实现，实际项目中建议分成多个文件
#pragma once
#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <list>
#include <string>
using namespace std;
//1. 定义迭代器接口
class Iterator
{
public:
// 下一个
virtual int getNext() = 0;
// 是否有下一个
virtual bool hasMore() = 0;
};
//2. 定义容器接口
class Container
{
public:
virtual Iterator* create_iterator() = 0;
};
//3. 定义具体迭代器
class ConcreteIterator : public Iterator
{
public:
// 构造函数,初始化成员变量
ConcreteIterator(std::vector<int> data) : m_data(data), index(0) {}
// 下一个
virtual int getNext() {
return m_data[index++];
}
// 是否有下一个
virtual bool hasMore() {
return index < m_data.size();
}
private:
std::vector<int> m_data;
int index;
};
// 4.定义具体容器
class ConcreteContainer : public Container
{
public:
// 构造函数
ConcreteContainer(std::vector<int> data) : m_data(data) {}
// 创建迭代器
virtual Iterator* create_iterator() {
return new ConcreteIterator(m_data);
}
private:
std::vector<int> m_data;
};
int main()
{
//1. 创建容器
std::vector<int> data = { 10, 20, 30, 40, 50 };
Container* container = new ConcreteContainer(data);
//2.创建迭代器
Iterator* iterator = container->create_iterator();
//3. 迭代器输出
while (iterator->hasMore()) {
std::cout << iterator->getNext() << " ";
}
// 清除
delete iterator;
delete container;
iterator = nullptr;
container = nullptr;
return 0;
}3.4 运行结果
4.迭代器模式的优缺点
优点：
- 符合单一职责原则。将遍历行为抽离成单独的类。
- 符合开闭原则。添加新集合或者新迭代器，不改变原有代码
- 代码复用性好。由于迭代器模式将遍历集合的代码封装到迭代器中，因此我们可以将同样的迭代器应用于不同的集合对象，从而减少了重复的代码;
- 可以并行遍历同一集合。 因为每个迭代器对象都包含其自身的遍历状态。
缺点：
- 若对聚合对象只需要进行简单的遍历行为，那使用迭代器模式有些大材小用。
- 系统复杂性提高，类数量较多。
5、应用场景
- 在遍历集合元素时，不希望暴露集合内部的表示方式和数据结构，而是希望通过统一的接口进行操作。 迭代器模式使得我们可以将遍历行为封装在迭代器对象中，并把迭代器对象作为集合类的成员，从而达到这个目的；
- 当需要支持多种遍历方式时，可以使用迭代器模式。例如，在一个列表中，需要实现从前向后和从后向前两种遍历方式，使用迭代器模式非常方便地实现这样的需求；
- 需要提供一种通用的遍历机制，使得不同类型的集合对象都可以被遍历。由于迭代器模式将遍历过程封装在迭代器中，因此我们可以为每一种集合对象都提供一个对应的迭代器；
- 当需要对集合对象进行复杂的遍历操作时，可以使用迭代器模式。例如，有些集合对象可能需要在遍历过程中进行筛选、排序等处理，这些逻辑可以在迭代器中完成，从而使得客户端代码保持简洁。
