設計模式的解析和實現(C++)之十八-Iterator模式

作用:

提供一種方法順序訪問一個聚合對象中各個元素,,而又不需暴露該對象的內部表示.

UML結構圖:

解析:

Iterator幾乎是大部分人在初學C++的時候就無意之中接觸到的第一種設計模式,因為在STL之中,所有的容器類都有與之相關的迭代器.以前初學STL的時候,時常在看到講述迭代器作用的時候是這麼說的:提供一種方式,使得算法和容器可以獨立的變化,而且在訪問容器對象的時候不必暴露容器的內部細節,具體是怎麼做到這一點的呢?在STL的實現中,所有的迭代器(Iterator)都必須遵照一套規范,這套規范裡面定義了幾種類型的名稱,比如對象的名稱,指向對象的指針的名稱,指向對象的引用的名稱....等等,當新生成一個容器的時候與之對應的Iterator都要遵守這個規范裡面所定義的名稱,這樣在外部看來雖然裡面的實現細節不一樣,但是作用(也就是對外的表象)都是一樣的,通過某個名稱可以得到容器包含的對象,通過某個名稱可以得到容器包含的對象的指針等等的.而且,采用這個模式把訪問容器的重任都交給了具體的iterator類中.於是,在使用Iterator來訪問容器對象的算法不需要知道需要處理的是什麼容器,只需要遵守事先約定好的Iterator的規范就可以了;而對於各個容器類而言,不管內部的事先如何,是樹還是鏈表還是數組,只需要對外的接口也遵守Iterator的標准,這樣算法(Iterator的使用者)和容器(Iterator的提供者)就能很好的進行合作,而且不必關心對方是如何事先的,簡而言之,Iterator就是算法和容器之間的一座橋梁.

在下面的實現中,抽象基類Iterator可以看做是前面提到的Iterator的規范,它提供了所有Iterator需要遵守的規范也就是對外的接口,而它的派生類ConcreateIterator則是ConcreateAggregate容器的迭代器,它遵照這個規范對容器進行迭代和訪問操作.

實現:

1)Iterator.h

/**//********************************************************************
　　　 created:　　　 2006/08/04
　　　 filename:　　　　 Iterator.h
　　　 author:　　　　　　　 李創
　　　　　　　　　　　　　　　 http://www.cppblog.com/converse/

　　　 purpose:　　　 Iterator模式的演示代碼
*********************************************************************/

#ifndef ITERATOR_H
#define ITERATOR_H

typedef int DATA;

class Iterater;

// 容器的抽象基類
class Aggregate
{
public:
　　　 virtual ~Aggregate(){}

　　　 virtual Iterater* CreateIterater(Aggregate *pAggregate) = 0;
　　　 virtual int GetSize() = 0;
　　　 virtual DATA GetItem(int nIndex) = 0;
};

// 迭代器的抽象基類
class Iterater
{
public:
　　　 virtual ~Iterater(){}

　　　 virtual void First()　　　　　　　 = 0;
　　　 virtual void Next()　　　　　　　　　　　 = 0;
　　　 virtual bool IsDone()　　　　　　　 = 0;
　　　 virtual DATA CurrentItem()　　　 = 0;

private:
};

// 一個具體的容器類,這裡是用數組表示
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;
};

// 訪問ConcreateAggregate容器類的迭代器類
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:　　　　　　　 李創
　　　　　　　　　　　　　　　 http://www.cppblog.com/converse/

　　　 purpose:　　　 Iterator模式的演示代碼
*********************************************************************/

#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:　　　　　　　 李創
　　　　　　　　　　　　　　　 http://www.cppblog.com/converse/

　　　 purpose:　　　 Iterater模式的演示代碼
*********************************************************************/

#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;
}