迭代器模式，更高大上的遍历体验！

用户6557940

发布于 2022-07-24 15:52:24

4200

发布于 2022-07-24 15:52:24

引言

写代码不少使用数组或者类似的集合对象吧？每次要遍历一遍数组怎么办？For 循环！或者while循环，一个一个访问每个位置的元素，直到数组末尾。STL里面甚至有专门的迭代器，针对具体的集合类对象，有对应使用的迭代器。STL的迭代器提供了丰富的遍历方法，如访问集合对象的首位元素、末位元素、指定位置的元素、下一个元素……怎么样，是不是感觉有了迭代器，遍历方法不再是难事了？

迭代器模式概述

遍历在日常编码过程中经常使用，通常是需要对一个具有很多对象实例的集合（称为聚合对象）进行访问或获取。比如要取聚合对象的首位元素、判断是否在聚合对象的末尾等。针对聚合对象的遍历，迭代器模式是一种很有效的解决方案，也是一种使用频率很高的设计模式。

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

通过引入迭代器，可以将数据的遍历功能从聚合对象中分离出来，这样一来，聚合对象只需负责存储数据，而迭代器对象负责遍历数据，使得聚合对象的职责更加单一，符合单一职责原则。

迭代器模式结构

迭代器模式结构中包含聚合和迭代器两个层次的结构。为方便扩展，迭代器模式常常和工厂方法模式结合。迭代器模式的UML图如下。有图可知，迭代器模式有以下几个角色：

Iterator（抽象迭代器）：声明了访问和遍历聚合对象元素的接口，如first()方法用于访问聚合对象中第一个元素，next()方法用于访问下一个元素，hasNext()判断是否还有下一个元素，currentItem()方法用于获取当前元素。
ConcreteIterator（具体迭代器）：实现抽象迭代器声明的方法，通常具体迭代器中会专门用一个变量（称为游标）来记录迭代器在聚合对象中所处的位置。
Aggregate（抽象聚合类）：用于存储和管理元素对象，声明一个创建迭代器的接口，其实是一个抽象迭代器工厂的角色。
ConcreteAggregate（具体聚合类）：实现了方法createIterator()，该方法返回一个与该具体聚合类对应的具体迭代器ConcreteIterator的实例。

迭代器模式代码实例

电视机遥控器是迭代器的一个现实应用，通过它可以实现对电视频道集合的遍历操作，电视机可以看成一个存储频道的聚合对象。本例Jungle将采用迭代器模式来模拟遥控器操作电视频道的过程。

很明显，遥控器是一个具体的迭代器，具有上一个频道previous() 、下一个频道next()、当前频道currentChannel()等功能；需要遍历的聚合对象是电视频道的集合，即电视机。本例的UML图如下：

3.1.抽象聚合类和具体聚合类

#ifndef __AGGREGATE_H__
#define __AGGREGATE_H__

#include <vector>
using namespace std;

// 前向声明，因为两个类互相引用
class Iterator;
class RemoteControl;

// 抽象聚合类 Aggregate
class Aggregate
{
public:
  Aggregate(){}
  virtual Iterator* createIterator() = 0;
};

// 具体聚合类 Television
class Television :public Aggregate
{
public:
  Television();
  Television(vector<string> iChannelList);
  // 实现创建迭代器
  Iterator* createIterator();
  // 获取总的频道数目
  int getTotalChannelNum();
  void play(int i);
private:
  vector<string> channelList;
};

#endif //__AGGREGATE_H__

实现：

#include "Iterator.h"

Television::Television(){}

Television::Television(vector<string> iChannelList){
  this->channelList = iChannelList;
}

Iterator* Television::createIterator(){
  RemoteControl *it = new RemoteControl();
  it->setTV(this);
  return (Iterator*)it;
}

int Television::getTotalChannelNum(){
  return channelList.size();
}

void Television::play(int i){
  printf("现在播放：%s……\n", channelList[i].c_str());
}

3.2.抽象迭代器

// 抽象迭代器
class Iterator
{
public:
  Iterator(){}
  // 声明抽象遍历方法
  virtual void first() = 0;
  virtual void last() = 0;
  virtual void next() = 0;
  virtual void previous() = 0;
  virtual bool hasNext() = 0;
  virtual bool hasPrevious() = 0;
  virtual void currentChannel() = 0;
};

3.3.具体迭代器：RemoteControl

// 遥控器：具体迭代器
class RemoteControl :public Iterator
{
public:
  RemoteControl(){}
  void setTV(Television *iTv){
    this->tv = iTv;
    cursor = -1;
    totalNum = tv->getTotalChannelNum();
  }
  // 实现各个遍历方法
  void first(){
    cursor = 0;
  }
  void last(){
    cursor = totalNum - 1;
  }
  void next(){
    cursor++;
  }
  void previous(){
    cursor--;
  }
  bool hasNext(){
    return !(cursor == totalNum);
  }
  bool hasPrevious(){
    return !(cursor == -1);
  }
  void currentChannel(){
    tv->play(cursor);
  }
private:
  // 游标
  int cursor;
  // 总的频道数目
  int totalNum;
  // 电视
  Television* tv;
};

3.4.客户端代码示例及结果

#include <iostream>
#include "Iterator.h"

int main()
{
  vector<string> channelList = { "新闻频道", "财经频道", "体育频道", "电影频道", "音乐频道", "农业频道", "四川卫视", "成都卫视" };
  // 创建电视
  Television *tv = new Television(channelList);
  // 创建遥控器
  Iterator *remoteControl = tv->createIterator();

  // 顺序遍历
  printf("顺序遍历:\n");
  remoteControl->first();
  // 遍历电视所有频道
  while (remoteControl->hasNext()){
    remoteControl->currentChannel();
    remoteControl->next();
  }

  printf("\n\n");

  // 逆序遍历
  printf("逆序遍历:\n");
  remoteControl->last();
  // 遍历电视所有频道
  while (remoteControl->hasPrevious()){
    remoteControl->currentChannel();
    remoteControl->previous();
  }

  printf("\n\n");
  system("pause");
  return 0;
}

结果如下图：