1、迭代器模式的提出
在软件开发过程中，操作的集合对象内部结构常常变化，在访问这些对象元素的同时，也要保证对象内部的封装性。迭代器模式提供了一种利用面向对象的遍历方法来遍历对象元素。迭代器模式通过抽象一个迭代器类，不同的对象继承自迭代器类，外部通过统一接口访问元素。
2、需求描述
设计一个能添加数据元素的容器类，并且能够遍历容器数据元素。
3、功能实现
（1）UML图如下：
（2）代码实现如下：
#include <iostream>
#include <vector>
// 抽象迭代器接口
template<typename T>
class Iterator {
public:
virtual T& operator*() = 0;
virtual Iterator<T>& operator++() = 0;
virtual bool operator!=(const Iterator<T>& other) const = 0;
virtual ~Iterator(){};
};
// 具体迭代器类
template<typename T>
class ConcreteIterator : public Iterator<T> {
public:
ConcreteIterator(T* ptr) : m_ptr(ptr) {}
T& operator*() override {
return *m_ptr;
}
Iterator<T>& operator++() override {
++m_ptr;
return *this;
}
bool operator!=(const Iterator<T>& other) const override {
const ConcreteIterator* concreteOther = dynamic_cast<const ConcreteIterator*>(&other);
return m_ptr != concreteOther->m_ptr;
}
private:
T* m_ptr;
};
// 具体容器类
template<typename T>
class Container {
public:
void add(const T& element) {
m_elements.push_back(element);
}
Iterator<T>* begin() {
return new ConcreteIterator<T>(&m_elements[0]);
}
Iterator<T>* end() {
return new ConcreteIterator<T>(&m_elements[m_elements.size()]);
}
private:
std::vector<T> m_elements;
};
class Client
{
public:
void doWork()
{
Container<float> container;
container.add(1.0);
container.add(2.0);
container.add(3.2);
Iterator<float>* itBegin = container.begin();
Iterator<float>* itEnd = container.end();
while (*itBegin != *itEnd) {
std::cout << **itBegin << "\n";
++(*itBegin);
}
delete itBegin;
delete itEnd;
itBegin = nullptr;
itEnd = nullptr;
}
};
int main() {
Client obj;
obj.doWork();
return 0;
}
程序运行结果如下：
根据容器下标实现的迭代器模式方法也可参考：设计模式-迭代器模式 C++实现_c++ 迭代器模式_MachineChen的博客-CSDN博客
4、面向对象实现迭代器分析
面向对象实现的迭代器模式是在程序运行时，通过虚函数去操作对象元素；相比于C++中的泛型编程实现迭代器的运行性能较低（泛型编程是在编译时已确定访问的元素），所以建议使用泛型编程实现迭代器。
5、泛型编程实现迭代器
#include <iostream>
#include <vector>
template<typename T>
class Iterator {
public:
Iterator(T* ptr) : m_ptr(ptr) {}
// 解引用操作符
T& operator*() {
return *m_ptr;
}
// 前缀自增操作符
Iterator& operator++() {
++m_ptr;
return *this;
}
// 后缀自增操作符
Iterator operator++(int) {
Iterator iterator = *this;
++m_ptr;
return iterator;
}
// 比较操作符
bool operator!=(const Iterator& other) const {
return m_ptr != other.m_ptr;
}
private:
T* m_ptr;
};
template<typename T>
class Container {
public:
void add(const T& element) {
m_elements.push_back(element);
}
Iterator<T> begin() {
return Iterator<T>(&m_elements[0]);
}
Iterator<T> end() {
return Iterator<T>(&m_elements[m_elements.size()]);
}
private:
std::vector<T> m_elements;
};
class Client
{
public:
void doWork()
{
Container<float> container;
container.add(1.0);
container.add(2.0);
container.add(3.2);
for (Iterator<float> it = container.begin(); it != container.end(); ++it) {
std::cout << *it << "\n";
}
}
};
int main() {
Client obj;
obj.doWork();
return 0;
}
程序运行结果如下：
