Iterator模式C++实现

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_H

typedef 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;
}