常见设计模式的解析和实现(C++)之十八-Iterator模式

作用:
提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素,,而又不需暴露该对象的内部表示.

UML结构图:


解析:
Iterator几乎是大部分人在初学C++的时候就无意之中接触到的第一种设计模式,因为在STL之中,所有的容器类都有与之相关的迭代器.以前初学STL的时候,时常在看到讲述迭代器作用的时候是这么说的:提供一种方式,使得算法和容器可以独立的变化,而且在访问容器对象的时候不必暴露容器的内部细节,具体是怎么做到这一点的呢?在STL的实现中,所有的迭代器(Iterator)都必须遵照一套规范,这套规范里面定义了几种类型的名称,比如对象的名称,指向对象的指针的名称,指向对象的引用的名称....等等,当新生成一个容器的时候与之对应的Iterator都要遵守这个规范里面所定义的名称,这样在外部看来虽然里面的实现细节不一样,但是作用(也就是对外的表象)都是一样的,通过某个名称可以得到容器包含的对象,通过某个名称可以得到容器包含的对象的指针等等的.而且,采用这个模式把访问容器的重任都交给了具体的iterator类中.于是,在使用Iterator来访问容器对象的算法不需要知道需要处理的是什么容器,只需要遵守事先约定好的Iterator的规范就可以了;而对于各个容器类而言,不管内部的事先如何,是树还是链表还是数组,只需要对外的接口也遵守Iterator的标准,这样算法(Iterator的使用者)和容器(Iterator的提供者)就能很好的进行合作,而且不必关心对方是如何事先的,简而言之,Iterator就是算法和容器之间的一座桥梁.

在下面的实现中,抽象基类Iterator可以看做是前面提到的Iterator的规范,它提供了所有Iterator需要遵守的规范也就是对外的接口,而它的派生类ConcreateIterator则是ConcreateAggregate容器的迭代器,它遵照这个规范对容器进行迭代和访问操作.

实现:
1)Iterator.h

/********************************************************************    created:    2006/08/04    filename:     Iterator.h    author:        李创                http://www.cppblog.com/converse/    purpose:    Iterator模式的演示代码*********************************************************************/#ifndef ITERATOR_H#define ITERATOR_Htypedef int DATA;class Iterater;// 容器的抽象基类class Aggregate{public:    virtual ~Aggregate(){}    virtual Iterater* CreateIterater(Aggregate *pAggregate) = 0;    virtual int GetSize() = 0;    virtual DATA GetItem(int nIndex) = 0;};// 迭代器的抽象基类class Iterater{public:    virtual ~Iterater(){}    virtual void First()        = 0;    virtual void Next()            = 0;    virtual bool IsDone()        = 0;    virtual DATA CurrentItem()    = 0;private:};// 一个具体的容器类,这里是用数组表示class ConcreateAggregate    : public Aggregate{public:    ConcreateAggregate(int nSize);    virtual ~ConcreateAggregate();    virtual Iterater* CreateIterater(Aggregate *pAggregate);    virtual int GetSize();    virtual DATA GetItem(int nIndex);private:    int m_nSize;    DATA *m_pData;};// 访问ConcreateAggregate容器类的迭代器类class ConcreateIterater    : public Iterater{public:    ConcreateIterater(Aggregate* pAggregate);    virtual ~ConcreateIterater(){}    virtual void First();    virtual void Next();    virtual bool IsDone();    virtual DATA CurrentItem();private:    Aggregate  *m_pConcreateAggregate;    int            m_nIndex;};#endif

2)Iterator.cpp

/********************************************************************    created:    2006/08/04    filename:     Iterator.cpp    author:        李创                http://www.cppblog.com/converse/    purpose:    Iterator模式的演示代码*********************************************************************/#include <iostream>#include "Iterator.h"ConcreateAggregate::ConcreateAggregate(int nSize)    : m_nSize(nSize)    , m_pData(NULL){    m_pData = new DATA[m_nSize];        for (int i = 0; i < nSize; ++i)    {        m_pData[i] = i;    }}ConcreateAggregate::~ConcreateAggregate(){    delete [] m_pData;    m_pData = NULL;}Iterater* ConcreateAggregate::CreateIterater(Aggregate *pAggregate){    return new ConcreateIterater(this);}int ConcreateAggregate::GetSize(){    return m_nSize;}DATA ConcreateAggregate::GetItem(int nIndex){    if (nIndex < m_nSize)    {        return m_pData[nIndex];    }    else    {        return -1;    }}ConcreateIterater::ConcreateIterater(Aggregate* pAggregate)    : m_pConcreateAggregate(pAggregate)    , m_nIndex(0){}void ConcreateIterater::First(){    m_nIndex = 0;}void ConcreateIterater::Next(){    if (m_nIndex < m_pConcreateAggregate->GetSize())    {        ++m_nIndex;    }}bool ConcreateIterater::IsDone(){    return m_nIndex == m_pConcreateAggregate->GetSize();}DATA ConcreateIterater::CurrentItem(){    return m_pConcreateAggregate->GetItem(m_nIndex);}

3)Main.cpp

/********************************************************************    created:    2006/08/08    filename:     Main.cpp    author:        李创                http://www.cppblog.com/converse/    purpose:    Iterater模式的演示代码*********************************************************************/#include "Iterator.h"#include <iostream>int main(){    Aggregate* pAggregate = new ConcreateAggregate(4);    Iterater*  pIterater  = new ConcreateIterater(pAggregate);    for (; false == pIterater->IsDone(); pIterater->Next())    {        std::cout << pIterater->CurrentItem() << std::endl;    }    return 0;}