设计模式之iterator模式到STL中iterator迭代器

设计模式之iterator模式到STL中iterator迭代器

近日看《设计模式：可复用面向对象软件的基础》一书中23种模式中就有iterator迭代模式，且篇幅颇大。机缘巧合、我在分析STL代码结构的时候，同样发现iterator迭代器，且占据相当大的地位。

从设计模式的角度来看iterator模式

ü 意图

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不需要暴露对象的内部表示。我想GOF 的意图这次说的很明白了，就是我想遍历一个聚合对象。但又隐藏内部实现。该怎么办呢？本模式主要就是把遍历算法独立出来，使它和聚合对象去耦合。

ü 为何使用？

在面向对象设计中，一个难点就是辨认对象的职责。理想的状态下，一个类应该只有一个单一的职责。职责分离可以最大限度的去耦合，但是职责单一说起来容易，做起来难。具体到本模式，我们明显可以看到，一个聚合对象它提供了两个职责一是组织管理数据对象，二是提供遍历算法。如果该遍历算法有变化，那么我们就隔离变化 把它单独提取出来抽象为一个迭代器，这就是本模式的本质。

ü 角色

1) 迭代器角色（Iterator）：迭代器角色定义访问和遍历元素的接口。

2) 具体迭代器角色（Concrete Iterator）：具体迭代器角色实现迭代器接口，并对聚合对象遍历时跟综当前位置。

3) 聚合角色（Container）：定义创建具体迭代器角色的接口。

4) 具体聚合角色（Concrete Container）：具体聚合实现创建相应迭代器的接口，返回一个具体迭代器的实例。

总之、为了实现对于不同的聚集对象，客户端代码不会变化，因此我们引入了多态迭代器。为了创建多态迭代器又用到了factory method模式，为了使代码不倚赖于具体的聚合对象，迭代器是由聚合对象创建的。 有些时候，遍历算法可能需要访问聚合对象的私有变量，这时遍历算法也可以放在聚合对象（好处是不破坏封装），在遍历过程中迭代器对象保存当前的迭代状态，这一种迭代器我们称为游标。本模式可能实现起来比较麻烦，需要考虑迭代器的健壮性。因为有些时候我们遍历聚合对象时还会对该对象进行加入删除操作。在使用中发现 微软的 foreach 就不够健壮。

从STL角度来看iterator迭代器——无处不在的iterator迭代器

可以毫不夸张的说，iterator设计模式的出现来至于STL，其模式的分析代码与STL中iterator迭代器代码从结构上来说基本相同。在STL中，iterator就是一条横快原理与实现统一的桥梁，缺少这根桥梁，STL容器操作就好象缺少了运算符。试分析STL代码就可发现，iterator无处不在。

从find()函数开始实现

#include<iostream>

#include<vector>

#include<deque>

#include<algorithm>

#include<list>

using namespace std;

void main()

{

const int arraysize = 7;

int ia[arraysize] = {0,1,2,3,4,5,6};

vector<int> ivect(ia,ia+arraysize);

list<int> ilist(ia,ia+arraysize);

deque<int> idq;

vector<int>::iterator it = find(ivect.begin(),ivect.end(),4);

if(it == ivect.end())

cout<< "4 not found!" <<endl;

else

cout<< "4 found!" <<endl;

list<int>::iterator itl = find(ilist.begin(),ilist.end(),6);

if(itl == ilist.end())

cout<< "6 not found!" <<endl;

else

cout<< "6 found!" <<endl;

deque<int>::iterator itd = find(idq.begin(),idq.end(),8);

if(itd == idq.end())

cout<< "8 not found!" <<endl;

else

cout<< "8 found!" <<endl;

}

结果如下

4 found!

6 found!

8 not found!

Press any key to continue

总结、iterator精华之处在其本身，iterator作为原子，插入任何一个容器本身，傲游于STL之间。设计模式源至代码，却又可以驾驭代码，可谓是站在巨人的肩膀上成就经典的代码历史，良好的代码，抽象之后，便可以主导程序员的思维和提供创新的平台。