设计模式 18 迭代器模式 Iterator Pattern

news2025/5/18 17:30:11

设计模式 18 迭代器模式 Iterator Pattern

1.定义

迭代器模式 (Iterator Pattern) 是一种行为型设计模式，它提供了一种访问集合元素的标准方法，而无需暴露集合的内部表示。

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。

核心思想来自将遍历集合的逻辑从集合本身中分离出来，封装到一个独立的迭代器对象中。
迭代器对象负责维护遍历的当前位置，并提供访问下一个元素的方法。

想象一个书架，上面摆满了书籍。如果你想阅读这些书籍，你可以选择不同的方式：

直接访问: 你直接走到书架前，从最左边开始一本一本地拿书阅读。
使用书签: 你用书签标记当前阅读的位置，下次阅读时直接从书签处开始。

2.内涵

迭代器模式就像使用书签一样，它提供了一种间接访问集合元素的方式：

迭代器对象: 就像书签，它记录了当前访问的位置。

next() 方法: 就像翻到下一页，它返回下一个元素。
hasNext() 方法: 就像判断是否有下一页，它判断是否还有下一个元素。

3.案例分析

/
  Iterator Design Pattern

 /

include <iostream>
include <string>
include <vector>


template <typename T, typename U>
class Iterator {
 public:
  typedef typename std::vector<T>::iterator iter_type;
  Iterator(U p_data, bool reverse = false) : m_p_data_(p_data) {
    m_it_ = m_p_data_->m_data_.begin();
  }

  void First() {
    m_it_ = m_p_data_->m_data_.begin();
  }

  void Next() {
    m_it_++;
  }

  bool IsDone() {
    return (m_it_ == m_p_data_->m_data_.end());
  }

  iter_type Current() {
    return m_it_;
  }

 private:
  U m_p_data_;
  iter_type m_it_;
};

template <class T>
class Container {
  friend class Iterator<T, Container>;

 public:
  void Add(T a) {
    m_data_.push_back(a);
  }

  Iterator<T, Container> CreateIterator() {
    return new Iterator<T, Container>(this);
  }

 private:
  std::vector<T> m_data_;
};

class Data {
 public:
  Data(int a = 0) : m_data_(a) {}

  void set_data(int a) {
    m_data_ = a;
  }

  int data() {
    return m_data_;
  }

 private:
  int m_data_;
};


void ClientCode() {
  std::cout << "________________Iterator with int______________________________________" << std::endl;
  Container<int> cont;

  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cont.Add(i);
  }

  Iterator<int, Container<int>> it = cont.CreateIterator();
  for (it->First(); !it->IsDone(); it->Next()) {
    std::cout << it->Current() << std::endl;
  }

  Container<Data> cont2;
  Data a(100), b(1000), c(10000);
  cont2.Add(a);
  cont2.Add(b);
  cont2.Add(c);

  std::cout << "________________Iterator with custom Class______________________________" << std::endl;
  Iterator<Data, Container<Data>> it2 = cont2.CreateIterator();
  for (it2->First(); !it2->IsDone(); it2->Next()) {
    std::cout << it2->Current()->data() << std::endl;
  }
  delete it;
  delete it2;
}

int main() {
  ClientCode();
  return 0;
}

上述代码 uml 类图如下