1、迭代器模式的提出

在軟件開發(fā)過程中，操作的集合對象內部結構常常變化，在訪問這些對象元素的同時，也要保證對象內部的封裝性。迭代器模式提供了一種利用面向對象的遍歷方法來遍歷對象元素。迭代器模式通過抽象一個迭代器類，不同的對象繼承自迭代器類，外部通過統(tǒng)一接口訪問元素。

2、需求描述

設計一個能添加數(shù)據(jù)元素的容器類，并且能夠遍歷容器數(shù)據(jù)元素。

3、功能實現(xiàn)

（1）UML圖如下：

?

（2）代碼實現(xiàn)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(){};
};// 具體迭代器類
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;
};// 具體容器類
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;
}

程序運行結果如下：

?根據(jù)容器下標實現(xiàn)的迭代器模式方法也可參考：設計模式-迭代器模式 C++實現(xiàn)_c++ 迭代器模式_MachineChen的博客-CSDN博客

4、面向對象實現(xiàn)迭代器分析

面向對象實現(xiàn)的迭代器模式是在程序運行時，通過虛函數(shù)去操作對象元素；相比于C++中的泛型編程實現(xiàn)迭代器的運行性能較低（泛型編程是在編譯時已確定訪問的元素），所以建議使用泛型編程實現(xiàn)迭代器。

5、泛型編程實現(xiàn)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;}// 前綴自增操作符Iterator& operator++() {++m_ptr;return *this;}// 后綴自增操作符Iterator operator++(int) {Iterator iterator = *this;++m_ptr;return iterator;}// 比較操作符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;
}

程序運行結果如下：