设计模式：迭代器模式

当一些代码具有相似的逻辑，完成相似的功能，我们就没有必要每次实现这样的功能的时候都把代码重写一遍。可以把这样有相似逻辑的代码抽象出来，固化下来，以后需要使用这样的功能时，直接把代码拿来用。将代码固化下来之后有以下几点好处：

（1）提高了复用性

代码固化下来之后，使用这样的功能时直接拿来使用。

（2）对修改关闭

代码固化下来之后，修改的频率就很低了。比如编程语言标准库中的代码，修改的频率是比较低的。

针对我们写代码的很多场景，很多种用法，进行归纳总结，固化下来的一些编码的规范，这就是设计模式。这就给我们提供了一些写代码的思路，即使没有学习过设计模式，那么在写代码的时候，也可以想代码实现的是不是一个独立的、高内聚的功能，这样的代码是不是可以抽象出来，提高复用性。即使我们不知道一些设计模式，也能写出高内聚、低耦合，对修改关闭、对扩展开放，可维护性好、可扩展性好的代码。

迭代器模式针对的是遍历一个数据结构的场景。常见的基本数据结构有数组、链表、二叉树，另外还有map、set等。对于数组和链表来说，这种数据结构比较简单，遍历操作比较简单，我们可以直接使用for循环或者while循环来遍历。但是对于一些复杂的数据结构，比如二叉树、map、set等，遍历操作就比较复杂，如果每次遍历这样的数据结构都要自己写遍历代码，这样的工作效率是比较低下的。所以这就是设计模式的意义。对于常见的语言来说，这些常用的数据结构和迭代器，都在语言的标准库中实现了，在实际工作中，我们并不需要自己实现一个迭代器。

对于线性数据结构来说，迭代器模式，和直接使用下边的方式，复杂成都市差不多的，但是对于复杂的数据类型，比如map或者set，迭代器就有用了。

最简迭代器

（1）实现了Array数组类

①在构造函数中需要传入数组的长度

②重载了[]操作符

（2）实现了Array的迭代器类ArrayIterator

①重载了++操作符，用于移动迭代器

②实现了begin方法，用于获取数组的第一个元素

③实现了end方法用于判断迭代器是不是遍历结束

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <memory>

template <typename T>
class ArrayIterator {
public:
    ArrayIterator(T* ptr, const int size)
        : ptr_{ptr}, size_{size}, index_{0} {}
	
	T *operator++() {
	  index_++;
	  return ptr_ + index_;
	}
	
	T *begin() {
	  return ptr_;
	}
	
	T *end() {
	  return ptr_ + size_;
	}

private:
    T *ptr_;
    const int size_;
    int index_;
};

template <typename T>
class Array {
public:
    Array(const int size) : size_{size} {
        if (size_ <= 0) {
            throw "invalid argument";
        }

        ptr_ = (T *)malloc(size_ * sizeof(T));
        if (ptr_ == nullptr) {
            throw "malloc failed";
        }
    }

    T& operator[](const int index) {
        if (index < 0 || index >= size_) {
            throw "invalid argument";
        }
        printf("\nptr=%p\n", ptr_ + index);
        return *(ptr_ + index);
    }

    std::unique_ptr<ArrayIterator<T>> iterator() {
        return std::move(std::make_unique<ArrayIterator<T>>(ptr_, size_));
    }

    int size() {
        return size_;
    }

private:
    T *ptr_;
    const int size_;
};

int main() {
    Array<int> a(8);
    std::unique_ptr<ArrayIterator<int>> it = a.iterator();

    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        a[i] = i * i;
    }
	
	auto itt = it->begin();
	for(; itt != it->end(); itt++) {
	    std::cout << "val=" << *itt << std::endl;
	}

    return 0;
}