概述

????????與上一篇介紹的解釋器模式一樣，迭代器模式也是一種行為設計模式。它提供了一種方法來順序訪問一個聚合對象中的各個元素，而無需暴露該對象的內部表示。簡而言之，迭代器模式允許我們遍歷集合數據結構中的元素，而不必了解這些集合的底層實現細節。

????????音樂播放器是運用迭代器模式的一個典型例子：當我們使用音樂播放器聽歌時，通常會有“下一首”、“上一首”的功能來切換歌曲。這里的歌曲播放列表就相當于一個聚合對象，而用于切換歌曲的功能就是迭代器。用戶可以輕松地遍歷整個播放列表，而無需了解歌曲是如何存儲或排序的。

基本原理

????????迭代器模式的核心思想在于：提供一種相對“透明”的方法，以便順序訪問聚合對象中的每一個元素。通過這種方法，迭代器模式實現了遍歷邏輯與數據結構之間的解耦，使得不同的聚合對象可以使用相同的遍歷邏輯。另外，迭代器模式還支持多種元素遍歷的策略。

????????迭代器模式主要由以下四個核心組件構成。

????????1、聚合接口。定義創建相應迭代器對象的接口，通常包含一個CreateIterator方法，用于返回一個迭代器實例。

????????2、具體聚合。實現了聚合接口，并負責生成一個具體的迭代器對象，這個迭代器能夠遍歷與該具體聚合相關的集合。具體聚合不僅持有集合的數據，還可能包含添加、刪除元素等操作。

????????3、迭代器接口。定義了訪問和遍歷元素的接口，通常包括HasNext和Next兩個基本方法。前者用來判斷是否還有下一個元素，后者則返回當前元素，并指向下一個位置。還可能包括Remove方法，用于移除當前元素。

????????4、具體迭代器。實現了迭代器接口，并跟蹤遍歷的狀態。具體迭代器必須記住它所遍歷的聚合對象，并提供訪問該聚合對象元素的方法。比如：具體迭代器可能會保存一個索引或指針，用以追蹤當前遍歷到的位置。

????????基于上面的核心組件，迭代器模式的實現主要有以下四個步驟。

????????1、定義聚合接口。首先需要定義一個聚合接口，其中至少包含一個CreateIterator方法。這個方法的作用是：為所有具體聚合類提供一種通用的方式來創建相應的迭代器。

????????2、實現具體聚合。實現一個或多個具體聚合類，這些類實現了上述聚合接口。每個具體聚合類都應包含自己的數據集合，并且要實現CreateIterator方法。

????????3、定義迭代器接口。定義一個迭代器接口，該接口應該包括遍歷所需的基本方法，如HasNext和Next。如果有需要，還可以包括Remove方法。

????????4、實現具體迭代器。最后，我們需要為每個具體聚合實現一個具體的迭代器類。每個具體迭代器都應該實現迭代器接口，并維護遍歷過程中的狀態信息，比如：當前遍歷的位置。

實戰解析

????????在下面的實戰代碼中，我們使用迭代器模式模擬了音樂播放器的實現。

????????首先，我們定義了兩個接口：Iterator和SongCollection。前者規定了迭代器應具備的基本操作，后者則定義了創建迭代器的方法CreateIterator。

????????接著，我們定義了具體聚合類ConcreteSongCollection。它實現了SongCollection接口，并包含一個私有的成員變量m_vctSong，用于存儲歌曲列表。同時，聲明了ConcreteIterator為友元類，以便直接訪問其私有成員。

????????具體迭代器類ConcreteIterator實現了Iterator接口，維護對具體聚合對象的引用及當前迭代位置的迭代器m_itrCur。ConcreteIterator提供了具體的迭代邏輯，包括判斷是否還有下一首歌、獲取下一首歌、重置到列表開頭的功能。

????????最后，PlayMusic函數模擬了音樂播放功能，通過調用迭代器的方法遍歷并播放所有歌曲。在main函數中，實例化了具體的歌曲集合ConcreteSongCollection，添加了幾首歌曲，并創建了對應的迭代器來執行播放操作。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>using namespace std;// 迭代器接口
class Iterator
{
public:virtual bool HasNext() = 0;virtual string Next() = 0;virtual void Reset() = 0;
};// 聚合接口
class SongCollection
{
public:virtual Iterator* CreateIterator() = 0;
};// 具體聚合
class ConcreteSongCollection : public SongCollection
{friend class ConcreteIterator;public:void AddSong(const string& strSong){m_vctSong.push_back(strSong);}Iterator* CreateIterator() override;private:vector<string> m_vctSong;
};// 具體迭代器
class ConcreteIterator : public Iterator
{
public:ConcreteIterator(const ConcreteSongCollection& collection): m_collection(collection), m_itrCur(m_collection.m_vctSong.begin()) {}bool HasNext() override{return m_itrCur != m_collection.m_vctSong.end();}string Next() override{if (HasNext()){return *(m_itrCur++);}return "";}void Reset() override{m_itrCur = m_collection.m_vctSong.begin();}private:ConcreteSongCollection m_collection;vector<string>::const_iterator m_itrCur;
};Iterator* ConcreteSongCollection::CreateIterator() 
{return new ConcreteIterator(*this);
}// 模擬音樂播放器播放歌曲列表
void PlayMusic(SongCollection& collection, Iterator* pIterator)
{cout << "Start playing music..." <<endl;while (pIterator->HasNext()){string strSong = pIterator->Next();cout << "Now playing: " << strSong <<endl;}// 回到第一個元素pIterator->Reset();
}int main()
{ConcreteSongCollection collection;collection.AddSong("Hey Jude");collection.AddSong("Imagine");collection.AddSong("Shape of You");Iterator* pIterator = collection.CreateIterator();PlayMusic(collection, pIterator);delete pIterator;return 0;
}

總結

????????迭代器模式將遍歷集合的邏輯從聚合對象中分離出來，使得聚合對象不需要關心如何遍歷其內部的數據結構。這增強了代碼的封裝性，減少了模塊間的耦合度。由于遍歷邏輯被移到了迭代器中，聚合對象的接口變得更加簡潔明了，只需要提供創建迭代器的方法即可，而無需暴露復雜的遍歷邏輯或內部實現細節。另外，同一聚合對象可以通過不同的迭代器實現不同的遍歷方式（比如：順序遍歷、逆序遍歷等），增加了系統的靈活性和適應性。

????????但引入迭代器模式可能會導致系統復雜度上升，尤其是在處理簡單集合時，使用迭代器可能顯得過于繁瑣，增加了不必要的間接層。在某些情況下，尤其是當集合非常龐大時，創建多個迭代器實例可能會消耗較多的內存資源。特別要注意的是：如果迭代器在遍歷時，修改了集合的內容，可能會引發一致性問題。