设计模式C++实现--Iterator模式

迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示。

迭代器模式属于行为型模式。

介绍

意图：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又无须暴露该对象的内部表示。

主要解决：不同的方式来遍历整个整合对象。

何时使用：遍历一个聚合对象。

如何解决：把在元素之间游走的责任交给迭代器，而不是聚合对象。

关键代码：定义接口：First, Next,isEnd,CurItem,。

应用实例：JAVA 中的 iterator。

优点： 1、它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。 2、迭代器简化了聚合类。 3、在同一个聚合上可以有多个遍历。 4、在迭代器模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码。

缺点：由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

使用场景： 1、访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。 2、需要为聚合对象提供多种遍历方式。 3、为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。

注意事项：迭代器模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。

实现

我们将创建一个叙述导航方法的 Iterator 接口和一个返回迭代器的 Container 接口。实现了 Container 接口的实体类将负责实现 Iterator 接口。

IteratorPatternDemo，我们的演示类使用实体类 NamesRepository 来打印 NamesRepository 中存储为集合的 Names。

         

步骤 1

创建接口

Iterator

// interface for iterator
template <typename Item>
class Iterator{
public:
    virtual ~Iterator(){}

    virtual void First() = 0;
    virtual void Next() = 0;
    virtual bool isEnd() = 0;
    virtual Item * CurItem() = 0;
};

Container

//iterface for container
template <typename Item>
class Container{

public:
    Container() = default;
    virtual ~Container(){}

    virtual int getSize() = 0;
    virtual void pushItem(const Item & item) = 0;
    virtual Item &operator[](int index) = 0;
    virtual Iterator<Item> * getIterator() = 0;
};

步骤 2

创建实现了 Container 接口的实体类 。

template <typename Item>
class ConcreteContainer : public  Container<Item>{
public:
    virtual ~ConcreteContainer(){
        if(_iterator)
            delete(_iterator);
    }

    int getSize() override {
        return _data.size();
    }

    void pushItem(const Item &item) override {
        _data.push_back(item);
    }

    Item &operator[](int index) override {
        return _data[index];
    }

    Iterator<Item> *getIterator() override {
        if(_iterator)
            return _iterator;
        else
            return _iterator = new ConcreteIterator<Item>(this);
    }

private:
    std::vector<Item> _data;
    Iterator<Item> * _iterator{nullptr};
};

步骤 3

创建迭代器实现类

template <typename Item>
class ConcreteIterator : public Iterator<Item>{
public:
    ConcreteIterator(Container<Item> * container):_container(container),_curIndex(0){
    }

    void First() override {
        _curIndex = 0;
    }

    void Next() override {
        if(_curIndex < _container->getSize())
            _curIndex++;
    }

    bool isEnd() override {
        return _curIndex >= _container->getSize();
    }

    Item * CurItem() override {
       if(_curIndex < _container->getSize()){
           return &(*_container)[_curIndex];
       }else{
           return nullptr;
       }
    }

private:
    Container<Item> * _container;
    int _curIndex;
};

步骤 4

验证

    Container<int> * container = new ConcreteContainer<int>();
    container->pushItem(1);
    container->pushItem(2);
    container->pushItem(3);
    container->pushItem(4);
    Iterator<int> * iterator = container->getIterator();
    for(iterator->First();!iterator->isEnd();iterator->Next()){
        std::cout << *iterator->CurItem() << std::endl;
    }

输出

1
2
3
4