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迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，它提供了一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。迭代器模式使得我们可以遍历不同类型的集合对象，而无需了解其底层实现。
1. 问题分析
在开发中，我们经常需要遍历集合对象（如数组、列表、树等）中的元素。不同集合对象的内部实现可能不同，但我们希望能够以一致的方式遍历它们，而不需要了解其内部结构。
迭代器模式通过提供一个统一的接口来遍历集合对象，使得客户端代码可以一致地访问不同类型的集合对象。迭代器模式将遍历操作封装在迭代器对象中，从而将集合对象的遍历与集合对象的实现分离。
2.实现步骤
- 定义迭代器接口（Iterator）：声明遍历元素的方法，如next()、hasNext()等。
- 实现具体迭代器类（ConcreteIterator）：实现迭代器接口，负责遍历集合对象中的元素。
- 定义聚合接口（Aggregate）：声明创建迭代器的方法。
- 实现具体聚合类（ConcreteAggregate）：实现聚合接口，创建具体迭代器对象。
3.代码示例
3.1.定义迭代器接口
template <typename T>
class Iterator {public:virtual ~Iterator() {}virtual bool hasNext() = 0;virtual T next() = 0;
};
3.2.实现具体迭代器
template <typename T>
class ConcreteIterator : public Iterator<T> {public:ConcreteIterator(const std::vector<T>& collection) : collection(collection), index(0) {}bool hasNext() override { return index < collection.size(); }T next() override { return collection[index++]; }private:std::vector<T> collection;size_t index;
};
3.3.定义集合接口
template <typename T>
class IterableCollection {public:virtual ~IterableCollection() {}virtual Iterator<T>* createIterator() = 0;
};
3.4.实现具体集合
template <typename T>
class ConcreteCollection : public IterableCollection<T> {public:void addItem(const T& item) { collection.push_back(item); }Iterator<T>* createIterator() override { return new ConcreteIterator<T>(collection); }private:std::vector<T> collection;
};
3.5.客户端代码
int main() {ConcreteCollection<int> collection;collection.addItem(1);collection.addItem(2);collection.addItem(3);Iterator<int>* iterator = collection.createIterator();while (iterator->hasNext()) {std::cout << iterator->next() << " ";}std::cout << std::endl;delete iterator;return 0;
}
4.STL
在现代C++编程中，标准模板库（STL）提供了强大且灵活的迭代器机制，极大地简化了集合对象的遍历操作。因此，STL中的迭代器在很大程度上取代了手动实现的迭代器模式。
示例：遍历std::vector
int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用迭代器遍历vectorfor (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;// 使用范围for循环遍历vectorfor (int value : vec) {std::cout << value << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}