迭代器模式--《设计模式-可复用面向对象软件的基础》Erich Gamma

迭代器模式

STL中使用了迭代器，本文一步一步设计迭代器并改进。

Iterator是对象行为型模式。

目的：提供一种方法，顺序访问聚合对象中各个元素，而不暴露该聚合对象的内部细节表示。

思想：将遍历机制和聚合对象相分离，从而可以定义不同迭代器来实现不同的遍历策略（如从前向后遍历元素，从后向前等等）。

优点：将聚合对象的接口简单化，不包括遍历方法；可以定义不同的迭代器来实现不同的遍历方法。

实现：一步一步改进我们的迭代器模式

（1）设计1：一个特定聚合类，对应一个访问该聚合对象的迭代器。

思路：

 

缺点：需要指定特定聚合类，来创建对应的迭代器，则用户代码需要改变。如下：

    创建访问遍历列表元素的迭代器：ListIterator<int> iter (List<int> *list);

创建访问遍历向量元素的迭代器：VectorIterator<int> iter (Vector<int> *vector);

这样太麻烦了。每次都需要用户修改代码。

（2）设计2：改进上述方法。在创建迭代器的时候，用户代码不需要知道创建的迭代器是访问哪一种聚合对象。即：创建迭代器的代码不依赖于具体的聚合对象。

思路：让特定的聚合对象去创建遍历自己元素的迭代器。则用户使用统一的接口创建迭代器。有两个类层次，一个是Container类层次，一个是迭代器Iterator类层次。CreateIterator方法将这两个类层次联系起来。

 

   定义聚合抽象类Container，子类有List、Vector等；父类定义CreateIterator接口，让子类重新实现CreateIterator来返回相应的具体迭代器。定义抽象迭代器类Iterator，子类有ListIterator、VectorIterator。则用户可以使用统一的接口CreateIterator创建迭代器。使用方法如下：

例：List<int > list;  Container *con=&list; 

    Iterator *iter=con->CreateIterator();  delete iter;   //iter是访问list的迭代器；

Vector<int > vec;  Container *con=&vec;  

Iterator *iter=con->CreateIterator();  delete iter;   //iter是访问vector的迭代器；

 缺点：CreateIterator()动态创建迭代器，则用户使用迭代器后需要自己手动释放迭代器内存，delete Iterator。如果程序异常终止或者忘记delete，则会造成内存泄露。

（3）设计3：改进上述设计方法。使用迭代器的代理。

思路：我们可以借用智能指针的思路，自己再定义一个迭代器的代理，让代理负责释放迭代器占用的动态内存。这个代理在栈上分配内存，当该代理生命期结束后，系统会自动调用代理的析构函数回收内存。我们就在这个代理的析构中delete迭代器占用的内存资源。

template<typename Item>

Class IteratorPtr

{ Private: Iterator<Item>* iter;

 Public:

IteratorPtr(Iterator<Item>* it){ iter=it; }

~IteratorPtr(){delete iter;}

Iterator<Item>* operator->(){ return iter;}

Iterator<Item> operator.(){ return *iter;}

IteratorPtr& operator=(const IteratorPtr&);

IteratorPtr(const IteratorPtr& );

}

使用如下：

List<int > list;  Container *con=&list; IteratorPtr<int> it( con->CreateIterator() ); 不需delete

Vector<int > vec;  Container *con=&vec; IteratorPtr<int> it( con->CreateIterator() ); 不需delete

(4)设计4：上述实现的迭代器都是一个外部迭代器，每次遍历一个元素；有时候我们需要一个迭代器能自己遍历完所有容器元素。这样的迭代器就是内部迭代器。

思路：在迭代器的内部调用外部迭代器。