C++ 迭代器模式讲解和代码示例

迭代器是一种行为设计模式，让你能在不暴露复杂数据结构内部细节的情况下遍历其中所有的元素。

在迭代器的帮助下，客户端可以用一个迭代器接口以相似的方式遍历不同集合中的元素。

进一步了解迭代器模式

复杂度：

流行度：

使用示例： 该模式在 C++ 代码中很常见。许多框架和程序库都使用它来提供遍历其集合的标准方式。

识别方法： 迭代器可以通过导航方法（例如 next和 previous等）来轻松识别。使用迭代器的客户端代码可能没有其所遍历的集合的直接访问权限。

概念示例

本例说明了迭代器设计模式的结构并重点回答了下面的问题：

它由哪些类组成？
这些类扮演了哪些角色？
模式中的各个元素会以何种方式相互关联？

main.cc: 概念示例

/**
 * Iterator Design Pattern
 *
 * Intent: Lets you traverse elements of a collection without exposing its
 * underlying representation (list, stack, tree, etc.).
 */

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

/**
 * C++ has its own implementation of iterator that works with a different
 * generics containers defined by the standard library.
 */

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_;
};

/**
 * Generic Collections/Containers provides one or several methods for retrieving
 * fresh iterator instances, compatible with the collection class.
 */

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_;
};

/**
 * The client code may or may not know about the Concrete Iterator or Collection
 * classes, for this implementation the container is generic so you can used
 * with an int or with a custom class.
 */
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;
}

Output.txt: 执行结果

________________Iterator with int______________________________________
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
________________Iterator with custom Class______________________________
100
1000
10000

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概念示例

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Output.txt: 执行结果

迭代器在其他编程语言中的实现