设计模式笔记：迭代器模式

设计模式简单来说就是在解决某一类问题场景时，有既定的，优秀的代码框架可以直接使用

迭代器模式Iterator的核心功能，就是提供了一种特定的方法，顺序访问一个容器中的各个元素，既不会暴露容器的内部设计细节（容器底层数据结构），又可以让外部代码访问集合内部的所有元素

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 迭代器的抽象基类
template<typename T>
class Iterator {
public:
    // 是否还有下一个元素
    virtual bool HasNext() = 0;
    // 返回下一个元素
    virtual T& Next() = 0;
};

// 容器类的定义
template<typename T>
class MyAarry
{
public:
    // 只提供了容器添加元素的操作
    void Push(T&& value)
    {
        vec_.push_back(std::forward<T>(value));
    }

	// 当前容器迭代器的实现
    class ConcreteIterator : public Iterator<T> {
    public:
        ConcreteIterator(MyAarry<T>& array) : _array(array) {
            curIndex = 0;
        }

        bool HasNext()
        {
            int size = _array.vec_.size();
            if (curIndex < size) {
                return true;
            }
            return false;
        }
        T& Next()
        {
            T& val = _array.vec_[curIndex];
            curIndex++;
            return val;
        }
    
    private:
        MyAarry<T>& _array;
        int curIndex;
    };

    // 返回容器的迭代器的函数接口
    Iterator<T>* CreateIterator()
    {
        return new ConcreteIterator(*this);
    }
    
private:
    vector<T> vec_; // 存储元素的容器
};

int main()
{
	// 定义容器对象
    MyAarry<int> array;
    array.Push(7); // 添加右值参数
    array.Push(9);
    array.Push(5);
    array.Push(66);
    array.Push(11);
    
    // 添加左值参数

	// 用迭代器遍历访问容器对象内部的元素并打印
    Iterator<int>* it = array.CreateIterator();
    while(it->HasNext()) {
        cout << it->Next() << endl;
    }
    return 0;
}

上面main函数中，迭代器遍历访问容器的代码就是通用的代码，不论容器底层数据结构怎么变化，迭代器遍历容器的方式不会改变，其底层差异细节完全封装在了迭代器的hasNext和next函数中，对于用户来说内部操作完全是透明的。

C++ STL的容器迭代器设计

C++ STL内部的容器迭代器和上面通用迭代器模式的设计类比：

迭代器设计成容器的嵌套类型，因为不同的容器由于其底层数据结构的不同，需要为每个容器实现自己的迭代器进行具体的数据遍历。
C++STL容器统一提供begin()和end()方法返回容器起始元素的迭代器和末尾元素后继位置的迭代器，类比上面CArray容器提供的createIterator方法。
C++STL的迭代器通过和容器的end()相比较来判断容器元素是否迭代完成，类比上面通用迭代器的hasNext方法。
C++STL的迭代器把容器内部数据遍历的细节封装在了迭代器的operator++运算符重载函数里面，并提供迭代器的operator*()运算符重载函数，访问迭代器遍历的元素的值，类比上面通用迭代器的next方法的功能。
下面演示一个C++STL容器迭代器的标准使用方式，代码示例如下：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ctime>
using namespace std;
int main()
{
	// 定义vector容器对象，添加20个随机整数
	vector<int> vec;
	srand(time(nullptr));
	for (int i = 0; i < 20; ++i)
	{
		vec.push_back(rand() % 100 + 1);
	}

    // 通过vector容器的迭代器遍历访问容器的所有元素
    vector<int>::iterator it = vec.begin();
    for (; it != vec.end(); ++it)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    // C++11提供了新的容器遍历语法foreach，其底层就是通过迭代器来实现的
    for (int val : vec)
    {
        cout << val << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;

}