Паттерн итератор на C++

Итератор – это поведенческий паттерн, позволяющий последовательно обходить сложную коллекцию, без раскрытия деталей её реализации.

Благодаря Итератору, клиент может обходить разные коллекции одним и тем же способом, используя единый интерфейс итераторов.

Особенности паттерна на C++

Сложность:   

Популярность:   

Применимость: Паттерн можно часто встретить в C++ коде, особенно в программах, работающих с разными типами коллекций, и где требуется обход разных сущностей.

Признаки применения паттерна: Итератор легко определить по методам навигации (например, получения следующего/предыдущего элемента и т. д.). Код использующий итератор зачастую вообще не имеет ссылок на коллекцию, с которой работает итератор. Итератор либо принимает коллекцию в параметрах конструкторе при создании, либо возвращается самой коллекцией.

Концептуальный пример

Этот пример показывает структуру паттерна Итератор, а именно – из каких классов он состоит, какие роли эти классы выполняют и как они взаимодействуют друг с другом.

main.cc: Пример структуры паттерна

/**
 * Паттерн Итератор
 *
 * Назначение: Даёт возможность последовательно обходить элементы составных
 * объектов, не раскрывая их внутреннего представления.
 */

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

/**
 * C++ имеет собственную реализацию итератора, которая работает 
 * с другими обобщенными контейнерами, определенными
 * в стандартной библиотеке.
 */

template <typename T, typename U>
class Iterator {
 public:
  typedef typename std::vector<T>::iterator iter_type;
  Iterator(U *p_data, bool reverse = false) : m_p_data_(p_data) {
    m_it_ = m_p_data_->m_data_.begin();
  }

  void First() {
    m_it_ = m_p_data_->m_data_.begin();
  }

  void Next() {
    m_it_++;
  }

  bool IsDone() {
    return (m_it_ == m_p_data_->m_data_.end());
  }

  iter_type Current() {
    return m_it_;
  }

 private:
  U *m_p_data_;
  iter_type m_it_;
};

/**
 * Конкретные Коллекции предоставляют один или несколько методов для получения
 * новых экземпляров итератора, совместимых с классом коллекции.
 */

template <class T>
class Container {
  friend class Iterator<T, Container>;

 public:
  void Add(T a) {
    m_data_.push_back(a);
  }

  Iterator<T, Container> *CreateIterator() {
    return new Iterator<T, Container>(this);
  }

 private:
  std::vector<T> m_data_;
};

class Data {
 public:
  Data(int a = 0) : m_data_(a) {}

  void set_data(int a) {
    m_data_ = a;
  }

  int data() {
    return m_data_;
  }

 private:
  int m_data_;
};

/**
 * Клиентский код может знать или не знать о классах конкретного итератора или
 * коллекции, для этой реализации контейнер является универсальным,
 * поэтому вы можете использовать его с int или с пользовательским классом.
 */
void ClientCode() {
  std::cout << "________________Iterator with int______________________________________" << std::endl;
  Container<int> cont;

  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cont.Add(i);
  }

  Iterator<int, Container<int>> *it = cont.CreateIterator();
  for (it->First(); !it->IsDone(); it->Next()) {
    std::cout << *it->Current() << std::endl;
  }

  Container<Data> cont2;
  Data a(100), b(1000), c(10000);
  cont2.Add(a);
  cont2.Add(b);
  cont2.Add(c);

  std::cout << "________________Iterator with custom Class______________________________" << std::endl;
  Iterator<Data, Container<Data>> *it2 = cont2.CreateIterator();
  for (it2->First(); !it2->IsDone(); it2->Next()) {
    std::cout << it2->Current()->data() << std::endl;
  }
  delete it;
  delete it2;
}

int main() {
  ClientCode();
  return 0;
}

Output.txt: Результат выполнения

________________Iterator with int______________________________________
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
________________Iterator with custom Class______________________________
100
1000
10000

Теги