C++ 计划模式：迭代器模式（Iterator Pattern）

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迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型计划模式，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差别范例的聚集对象，而无需相识其底层实现。
1. 问题分析

在开辟中，我们经常需要遍历聚集对象（如数组、列表、树等）中的元素。差别聚集对象的内部实现可能差别，但我们渴望能够以同等的方式遍历它们，而不需要相识其内部结构。
迭代器模式通过提供一个同一的接口来遍历聚集对象，使得客户端代码可以同等地访问差别范例的聚集对象。迭代器模式将遍历操作封装在迭代器对象中，从而将聚集对象的遍历与聚集对象的实现分离。
2.实现步调

• 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，负责遍历聚集对象中的元素。
  
• 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

1. template <typename T>
2. class Iterator {
3. public:
4.   virtual ~Iterator() {}
5.   virtual bool hasNext() = 0;
6.   virtual T next() = 0;
7. };

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3.2.实现具体迭代器

1. template <typename T>
2. class ConcreteIterator : public Iterator<T> {
3. public:
4.   ConcreteIterator(const std::vector<T>& collection) : collection(collection), index(0) {}
6.   bool hasNext() override { return index < collection.size(); }
8.   T next() override { return collection[index++]; }
10. private:
11.   std::vector<T> collection;
12.   size_t index;
13. };

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3.3.定义聚集接口

1. template <typename T>
2. class IterableCollection {
3. public:
4.   virtual ~IterableCollection() {}
5.   virtual Iterator<T>* createIterator() = 0;
6. };

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3.4.实现具体聚集

1. template <typename T>
2. class ConcreteCollection : public IterableCollection<T> {
3. public:
4.   void addItem(const T& item) { collection.push_back(item); }
6.   Iterator<T>* createIterator() override { return new ConcreteIterator<T>(collection); }
7. private:
8.   std::vector<T> collection;
9. };

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3.5.客户端代码

1. int main() {
2.   ConcreteCollection<int> collection;
3.   collection.addItem(1);
4.   collection.addItem(2);
5.   collection.addItem(3);
7.   Iterator<int>* iterator = collection.createIterator();
8.   while (iterator->hasNext()) {
9.     std::cout << iterator->next() << " ";
10.   }
11.   std::cout << std::endl;
13.   delete iterator;
14.   return 0;
15. }

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4.STL

在现代C++编程中，标准模板库（STL）提供了强大且机动的迭代器机制，极大地简化了聚集对象的遍历操作。因此，STL中的迭代器在很大水平上取代了手动实现的迭代器模式。
示例：遍历std::vector

1. int main() {
2.   std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
4.   // 使用迭代器遍历vector
5.   for (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
6.     std::cout << *it << " ";
7.   }
8.   std::cout << std::endl;
10.   // 使用范围for循环遍历vector
11.   for (int value : vec) {
12.     std::cout << value << " ";
13.   }
14.   std::cout << std::endl;
16.   return 0;
17. }

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