# 迭代器模式 ## 介绍 迭代器模式是一种设计模式,它提供一种方法访问一个容器对象中各个元素,而不需要暴露该对象的内部表示。 迭代器模式的主要目的是: 1. 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而又不暴露其内部的表示。 2. 为遍历不同的集合结构提供一个统一的接口(即迭代器接口)。 迭代器模式的主要 PARTICIPANT 包括: Iterator 抽象迭代器接口:定义访问和遍历元素的方法。 ConcreteIterator 具体迭代器实现:实现抽象迭代器接口中定义的方法。 Aggregate 抽象容器接口:定义创建相应迭代器对象的方法。 ConcreteAggregate 具体容器实现:实现创建具体迭代器的方法。 客户端可以通过迭代器来遍历容器中的所有元素,而不需要了解容器的内部结构。迭代器简化了聚合类的接口和聚合类的遍历。 迭代器模式在提供一个统一遍历接口的同时,封装了集合的内部结构,使客户端代码与集合的存储结构解耦。 ## 定义 假设我们有一个图书管理系统,需要管理图书馆中的所有图书。图书馆有打印版图书和电子版图书,打印版图书存储在书架上,电子版存储在服务器上。 我们希望提供一个统一的界面来遍历所有图书,而不管是打印版还是电子版。 需求如下: 1. 图书馆有一个所有图书的列表,包括打印版和电子版图书。 2. 图书馆可以提供一个迭代器接口,用来遍历所有图书。 3. 打印版图书存储在书架上,需要提供具体的书架迭代器来遍历书架上的图书。 4. 电子版图书存储在服务器上,需要提供具体的服务器迭代器来遍历服务器上的电子图书。 5. 使用图书馆提供的迭代器接口,可以一致地遍历所有图书,而不需要关心图书的存储形式是打印版还是电子版。 图书接口 ```cpp // Book接口 class Book { public: virtual string getName() = 0; }; // 具体书类 class DesignPatternsBook : public Book { public: string getName() override ; }; // 具体书类 class RefactoringBook : public Book { public: string getName() override ; }; ``` 具体实现 ```cpp // 具体书类 string DesignPatternsBook::getName() { return "Design Patterns"; } // 具体书类 string RefactoringBook::getName() { return "Refactoring"; } ``` 图书聚合类 ```cpp // BookShelf类,实现Aggregate接口 class BookShelf { private: vector books; public: vector& Books() ; void addBook(Book* book) ; // 创建迭代器 Iterator* createIterator() ; }; ``` 实现 ```cpp vector& BookShelf::Books() { return books; } void BookShelf::addBook(Book* book) { books.push_back(book); } // 创建迭代器 Iterator* BookShelf::createIterator() { return new BookShelfIterator(this); } ``` 迭代器接口 ```cpp // 迭代器接口 class Iterator { public: virtual bool hasNext() = 0; virtual Book* next() = 0; }; // 具体迭代器 class BookShelfIterator : public Iterator { private: BookShelf* bookShelf; int index; public: BookShelfIterator(BookShelf* bookShelf) ; bool hasNext() override ; Book* next() override ; }; ``` 实现 ```cpp // 具体迭代器 BookShelfIterator::BookShelfIterator(BookShelf* bookShelf) { this->bookShelf = bookShelf; this->index = 0; } bool BookShelfIterator::hasNext() { if (index < bookShelf->Books().size()) { return true; } return false; } Book* BookShelfIterator::next() { Book* book = bookShelf->Books()[index]; index++; return book; } ``` ## 调用 ``` // 客户端代码 int main() { BookShelf* bookShelf = new BookShelf(); bookShelf->addBook(new DesignPatternsBook()); bookShelf->addBook(new RefactoringBook()); Iterator* it = bookShelf->createIterator(); while (it->hasNext()) { Book* book = it->next(); cout << book->getName() << endl; } return 0; } ``` ## 效果 ```cpp ./bin/design/iterator Design Patterns Refactoring ``` ## 回顾 迭代器模式,也叫游标模式。它用来遍历集合对象。这里说的“集合对象”,我们也可以叫“容器”“聚合对象”,实际上就是包含一组对象的对象,比如,数组、链表、树、图、跳表。 一个完整的迭代器模式,一般会涉及容器和容器迭代器两部分内容。为了达到基于接口而非实现编程的目的,容器又包含容器接口、容器实现类,迭代器又包含迭代器接口、迭代器实现类。容器中需要定义iterator()方法,用来创建迭代器。 遍历集合一般有三种方式:for循环、迭代器遍历。相对于for循环遍历,利用迭代器来遍历有下面三个优势: - 迭代器模式封装集合内部的复杂数据结构,开发者不需要了解如何遍历,直接使用容器提供的迭代器即可; - 迭代器模式将集合对象的遍历操作从集合类中拆分出来,放到迭代器类中,让两者的职责更加单一; - 迭代器模式让添加新的遍历算法更加容易,更符合开闭原则。除此之外,因为迭代器都实现自相同的接口,在开发中,基于接口而非实现编程,替换迭代器也变得更加容易。