C++ Iterator模式

迭代器模式是软件设计模式中的一种行为模式，它在C++中的应用十分广泛。这个模式的主要目的是提供一种方法来顺序访问聚合对象的元素，而无需暴露其底层表示。通过使用迭代器模式，用户可以遍历任何聚合对象，而无需了解其内部结构。这增加了代码的灵活性，使得对数据结构的修改不会影响到使用这些数据结构的代码。 在C++中，迭代器通常是一个类，它定义了一组操作，如`begin()`、`end()`、`next()`、`current()`和`isDone()`等，用于遍历聚合对象的元素。`begin()`返回迭代器的初始状态，`end()`表示集合的结束，`next()`将迭代器移动到下一个元素，`current()`返回当前元素，而`isDone()`检查是否已经到达集合的末尾。 C++标准库提供了多种类型的迭代器，包括输入迭代器（Input Iterator）、输出迭代器（Output Iterator）、前向迭代器（Forward Iterator）、双向迭代器（Bidirectional Iterator）和随机访问迭代器（Random Access Iterator）。每种迭代器类型支持不同的操作，例如，输入迭代器只能向前遍历且不能修改元素，而随机访问迭代器则可以快速地前后移动并直接访问任意位置的元素。 在C++中实现迭代器模式，通常会包含以下步骤： 1. 定义一个接口（抽象基类或模板类）迭代器，它声明了遍历元素所需的操作。 2. 聚合类（容器）提供迭代器的创建和销毁，并可能包含对迭代器的其他操作，如`begin()`和`end()`。 3. 实现具体迭代器，继承自接口迭代器，提供对聚合对象元素的实际访问。 4. 在客户端代码中，通过聚合类获取迭代器，然后使用迭代器遍历元素。 例如，一个简单的数组迭代器实现可能是这样的： ```cpp template <typename T> class ArrayIterator { public: ArrayIterator(T* arr, size_t index) : array(arr), currentIndex(index) {} T& operator*() { return array[currentIndex]; } ArrayIterator<T>& operator++() { ++currentIndex; return *this; } bool operator!=(const ArrayIterator<T>& other) const { return currentIndex != other.currentIndex; } private: T* array; size_t currentIndex; }; ``` 在这个例子中，`ArrayIterator`实现了迭代器接口，可以用来遍历一个T类型的数组。`operator*`返回当前元素，`operator++`将迭代器移动到下一个元素，`operator!=`用于比较两个迭代器是否指向同一位置。 总结起来，C++中的迭代器模式是一种行为设计模式，它提供了一种统一的方式来遍历聚合对象的元素，允许用户在不暴露聚合内部结构的情况下访问其元素。这种模式在C++标准库中广泛应用，通过各种迭代器类型支持不同级别的遍历能力，提高了代码的可读性和可维护性。