C++迭代器模式实现 集合遍历标准化

答案:通过定义嵌套迭代器类并重载解引用、自增和比较操作符,c++中可实现类似STL的迭代器模式,使自定义容器支持统一遍历;示例中MyVector提供begin()/end()方法返回迭代器,实现与范围for循环兼容,提升代码通用性与可维护性。

C++迭代器模式实现 集合遍历标准化

在C++中实现迭代器模式,可以让不同类型的集合以统一的方式被遍历,提升代码的通用性和可维护性。通过定义标准接口,用户无需关心集合内部结构,只需使用迭代器访问元素。

迭代器模式核心思想

迭代器模式将数据的访问与存储分离,提供一种统一方式顺序访问集合中的元素,而不暴露其底层表示。在C++中,通常通过类模板和操作符重载来模拟STL风格的迭代器行为。

关键点包括:

  • 定义 begin() 和 end() 方法返回迭代器
  • 迭代器支持 *(解引用)、++(前移)、!=(比较)等操作
  • 集合与迭代器解耦,便于扩展新容器类型

简单集合与自定义迭代器实现

以下是一个固定数组容器 MyVector 及其迭代器的实现示例:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

 template<typename T> class MyVector { private:     T* data;     size_t size_;     size_t capacity_; <p>public: // 迭代器类定义 class iterator { private: T<em> ptr; public: iterator(T</em> p) : ptr(p) {} T& operator<em>() { return </em>ptr; } iterator& operator++() { ++ptr; return *this; } bool operator!=(const iterator& other) const { return ptr != other.ptr; } };</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>MyVector(size_t cap = 10) : size_(0), capacity_(cap) {     data = new T[capacity_]; }  ~MyVector() {     delete[] data; }  void push_back(const T& value) {     if (size_ < capacity_)         data[size_++] = value; }  iterator begin() { return iterator(data); } iterator end() { return iterator(data + size_); }

};

这个实现中,iterator 是 MyVector 的嵌套类,封装了原始指针,并重载必要的操作符。使用者可以用范围for循环或传统while方式遍历:

 MyVector<int> vec; vec.push_back(1); vec.push_back(2); vec.push_back(3); <p>for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) { std::cout << *it << " "; } // 输出:1 2 3</p>

支持范围for循环

C++11起,只要类提供 begin() 和 end() 成员函数(或可用的自由函数),即可用于基于范围的for循环。上面的 MyVector 已满足条件:

 for (int x : vec) {     std::cout << x << " "; } 

编译器会自动调用 vec.begin() 和 vec.end(),并控制迭代过程。这使得接口简洁,且与STL容器用法一致。

增强迭代器功能

为支持更多场景,可进一步完善迭代器:

  • 添加 operator– 以支持双向遍历
  • 重载 -> 操作符用于对象成员访问
  • 提供 const 版本的 begin()/end() 以便只读访问
  • 继承 std::iterator(已弃用)或手动定义类型别名如 value_type

例如添加 const 迭代器:

 class const_iterator {     const T* ptr; public:     const_iterator(const T* p) : ptr(p) {}     const T& operator*() const { return *ptr; }     const_iterator& operator++() { ++ptr; return *this; }     bool operator!=(const const_iterator& other) const { return ptr != other.ptr; } }; <p>const_iterator begin() const { return const_iterator(data); } const_iterator end() const { return const<em>iterator(data + size</em>); }</p>

基本上就这些。通过合理设计迭代器接口,C++中的自定义集合可以像STL容器一样自然地被遍历和使用,实现遍历操作的标准化。关键是操作符重载和清晰的 begin/end 语义。不复杂但容易忽略细节。

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