算法与数据结构——迭代器模式

于这里是以int类型数据为例实现冒泡排序的，因此用户知道如何比较数据和如何交换指针所指向的内容，以及指针的前后移动。当使用支持任意类型数据的void *时，虽然算法程序不知道传入什么类型的数据，但调用者知道，因此在调用排序算法函数时，可以由用户传递参数通过回调函数实现。修改后的冒泡排序函数原型如下：

其中，compare用于比较两个指针所指向的值的大小，compare_t类型定义如下：

swap函数用于交换两个指针指向的内容，swap_t类型定义如下：

显然无法通过++或--移动指针，因为不知道传入的是什么类型的数据。如果知道数据占用4个字节，则可以通过指针的值加4或减4实现指针的移动。虽然使用这种方式可以实现指针的移动，但始终要求数据必须以数组的形式存储，一旦离开了这个特定的容器，则无法确定指针的行为。如果将算法与链表结合起来使用，显然代码中的p1++和p2--不适合链表。

基于此，"不妨对指针进行抽象，让它针对不同的容器有不同的实现，而算法只关心它的指针接口"。显然，需要容器提供相应的接口函数，才能实现指针前移和后移，通常将这样的指针称为"迭代器"。从某种意义上来说，迭代器作为算法的接口是广义指针，而指针满足所有迭代器的要求。其优势在于对任何种类的容器都可以用同样的方法顺序遍历容器中的元素，而又不暴露容器的内部细节，迭代器接口的声明详见程序清单3.50。

程序清单3.50  迭代器接口的声明

其中，p_iter指向的内容是由容器决定的，它既可以指向结点，也可以指向数据。无论是链表还是其它容器实现的pfn_next函数，其意义是一样的，其它函数同理。如果将迭代器理解为指向数据的指针变量，则pfn_next函数让迭代器指向容器的下一个数据，pfn_prev函数让迭代器指向容器的上一个数据。

此时，应该针对接口编写一些获取或设置数值的方法。用于读取变量的方法通常称为"获取方法（getter）"，用于写入变量的方法通常称为"设置方法（setter）"。下面以双向链表为例，使用结构体指针作为dlist_iterator_if_get()的返回值，详见程序清单3.51。

程序清单3.51  获取双向链表的迭代器接口（1）

其调用形式如下：

注意，如果省略static，则iterator_if就成了一个局部变量。由于它将在函数执行完后失效，因此返回它的地址毫无意义。这里采用了直接访问结构体成员的方式对iterator_if_t类型的结构体赋值，显然不同模块之间应该尽可能避免这种方式，取而代之的是提供相应的接口，详见程序清单 3.52。

程序清单 3.52 获取双向链表的迭代器接口（2）

其调用形式如下：

由于iterator_if_t类型的结构体中只有两个函数指针，因此对函数指针的访问仅包含设置和调用，详见程序清单 3.53。

程序清单 3.53 迭代器接口（iterator.h）

这些函数的具体实现详见程序清单3.54。

程序清单3.54  迭代器接口的实现

现在可以直接调用iterator_if_init()实现dlist_iterator_if_get()，详见程序清单 3.55。

程序清单 3.55 获取双向链表的迭代器接口（3）

>>> 3.4.3 算法的接口

由于使用迭代器可以轻松地实现指针的前移或后移，因此可以使用迭代器接口实现冒泡排序算法。其函数原型为：

其中，p_if表示算法使用的迭代器接口。begin与end是一对迭代器，表示算法的操作范围，但不一定是容器的首尾迭代器，因此算法可以处理任何范围的数据。为了判定范围的有效性，习惯采用前闭后开范围表示法，即使用begin和end表示的范围为[begin,end)，表示范围涵盖bigen到end（不含end）之间的所有元素。当begin==end时，上述所表现的便是一个空范围。

compare同样也是比较函数，但比较的类型发生了变化，用于比较两个迭代器所对应的值。其类型compare_t定义如下：

swap函数用于交换两个迭代器所对应的数据，其类型swap_t定义如下：

由此可见，接口中只有迭代器，根本没有容器的踪影，从而做到了容器与冒泡排序算法彻底分离，基于迭代器的冒泡排序算法详见程序清单3.56。

程序清单3.56 冒泡排序算法函数

下面以一个简单的例子来测试验证基于迭代器的冒泡排序算法，详见程序清单3.57。将整数存放到双向链表中，首先将5、4、3、2、1分别加在链表的尾部，接着调用dlist_foreach()遍历链表，看是否符合预期，然后再调用算法库的iter_sort()排序。当排序完毕后链表的元素应该是从小到大排列的，再次调用算法库的dilst_foreach()遍历链表，看是否符合