20 C++设计模式之迭代器（Iterator）模式

迭代器（Iterator）模式定义

迭代器模式（Iterator），提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

迭代器（Iterator）模式优缺点

优点

• 单一职责原则。通过将体积庞大的遍历算法代码抽取为独立的类，你可对客户端代码和集合进行整理。
• 开闭原则。你可实现新型的集合和迭代器并将其传递给现有代码，无需修改现有代码。
• 你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。
• 相似的，你可以暂停遍历并在需要时继续。

缺点

• 如果你的程序只与简单的集合进行交互，应用该模式可能会矫枉过正。
• 对于某些特殊集合，使用迭代器可能比直接遍历的效率低

迭代器（Iterator）模式构成与实现

构成

• 迭代器（Iterator）：接口类，声明了遍历集合所需的操作（获取下一个元素、获取当前位置和重新开始迭代等）。
• 具体迭代器（Concrete Iterators） ：实现遍历集合的一种特定算法。迭代器对象必须跟踪自身遍历的进度，这使得多个迭代器可以相互独立地遍历同一集合。
• 集合（Collection）：接口类，声明一个或多个方法来获取与集合兼容的迭代器。请注意，返回方法的类型必须被声明为迭代器接口，因此具体集合可以返回各种不同种类的迭代器。
• 具体集合（Concrete Collections） ：会在客户端请求迭代器时返回一个特定的具体迭代器类实体。你可能会琢磨，剩下的集合代码在什么地方呢？ 不用担心， 它也会在同一个类中。只是这些细节对于实际模式来说并不重要，所以我们将其省略了而已。
• 客户端（Client）：通过集合和迭代器的接口与两者进行交互。这样一来客户端无需与具体类进行耦合，允许同一客户端代码使用各种不同的集合和迭代器。客户端通常不会自行创建迭代器，而是会从集合中获取。但在特定情况下，客户端可以直接创建一个迭代器（例如当客户端需要自定义特殊迭代器时）。

实例

Iterator.h:

#ifndef ITERATOR_H_
#define ITERATOR_H_

#include 

// 抽象迭代器
class TVIterator{
 public:
    virtual void setChannel(int i) = 0;
    virtual void next() = 0;
    virtual void previous() = 0;
    virtual bool isLast() = 0;
    virtual std::string currentChannel() = 0;
    virtual bool isFirst() = 0;
};

#endif  // ITERATOR_H_
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ConcreteIterator.h:

#ifndef CONCRETE_ITERATOR_H_
#define CONCRETE_ITERATOR_H_

#include 
#include 
#include "Iterator.h"

// 具体迭代器
class SkyworthIterator : public TVIterator{
 public:
    explicit SkyworthIterator(std::vector<std::string> &tvs) : tvs_(tvs) {}

    void next() override {
        if (current_index_ < tvs_.size()) {
            current_index_++;
        }
    }

    void previous() override {
        if (current_index_ > 0) {
            current_index_--;
        }
    }

    void setChannel(int i) override {
        current_index_ = i;
    }

    std::string currentChannel() override {
        return tvs_[current_index_];
    }

    bool isLast() override {
        return current_index_ == tvs_.size();
    }

    bool isFirst() override {
        return current_index_ == 0;
    }

 private:
    std::vector<std::string> &tvs_;
    int current_index_ = 0;
};

#endif  // CONCRETE_ITERATOR_H_
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Collection.h:

#ifndef COLLECTION_H_
#define COLLECTION_H_

#include 
#include "Iterator.h"

// 抽象集合
class Television {
 public:
    virtual std::shared_ptr<TVIterator> createIterator() = 0;
};

#endif  // COLLECTION_H_
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ConcreteCollection.h:

#ifndef CONCRETE_COLLECTION_H_
#define CONCRETE_COLLECTION_H_

#include 
#include 
#include 
#include "Collection.h"
#include "ConcreteIterator.h"

class SkyworthTelevision : public Television {
 public:
    std::shared_ptr<TVIterator> createIterator() {
        return std::make_shared<SkyworthIterator>(tvs_);
    }

    void addItem(std::string item) {
        tvs_.push_back(item);
    }

 private:
    std::vector<std::string> tvs_;
};

#endif  // CONCRETE_COLLECTION_H_
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main.cpp

#include 
#include "ConcreteCollection.h"

int main() {

    system("chcp 65001");
    SkyworthTelevision stv;
    stv.addItem("CCTV-1");
    stv.addItem("CCTV-2");
    stv.addItem("CCTV-3");
    stv.addItem("CCTV-4");
    stv.addItem("CCTV-5");

    auto iter = stv.createIterator();
    while (!iter->isLast()) {
        std::cout << iter->currentChannel() << std::endl;
        iter->next();
    }
    system("pause");
    return 0;
}
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输出：

Active code page: 65001
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CCTV-5
Press any key to continue . . .
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