迭代器模式

本课属于 Coddy C 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 56 课，共 61 课。

迭代器模式提供了一种按顺序访问集合元素的方式，同时不暴露集合的底层结构。你不直接向用户提供数组的访问权限，而是提供一个对象，让它知道如何一次遍历一个数据元素。

迭代器通常需要两条信息：集合的引用和当前位置。在 C 中，我们创建一个结构体来保存这些状态：

typedef struct {
    int* data;      // 指向数组的指针
    int size;       // 元素总数
    int current;    // 当前位置
} IntIterator;

迭代器提供了两个关键函数。has_next() 检查是否还有元素可读取，next() 返回当前元素并向前移动位置：

int has_next(IntIterator* it) {
    return it->current < it->size;
}

int next(IntIterator* it) {
    return it->data[it->current++];
}

使用迭代器看起来很简洁，也隐藏了数组的细节：

IntIterator it = create_iterator(numbers, 5);
while (has_next(&it)) {
    printf("%d\n", next(&it));
}

调用者无需知道 numbers 是数组，也无需了解索引的工作原理。这种抽象让你以后可以轻松更改底层数据结构，例如从数组改为链表，而无需更改使用迭代器的代码。

挑战

简单

让我们构建一个 NumberList 迭代器：一种简洁的抽象，让你可以遍历整数集合，而不必暴露底层数组结构。

你需要将代码组织在三个文件中：

iterator.h：定义一个 IntIterator 结构体，其中包含指向整数数组的指针、集合的总大小以及当前位置。声明三个函数：create_iterator（接收数组指针和大小，并返回一个已初始化的迭代器）、has_next（检查是否还有元素）和 next（返回当前元素并推进位置）。别忘了添加包含保护！
iterator.c：实现迭代器函数。create_iterator 函数应按值返回一个 IntIterator，并将当前位置设为 0。还有元素可读取时，has_next 函数返回 1，否则返回 0。next 函数返回当前位置的元素，然后递增位置。
main.c：读取元素数量，然后将每个整数值读入数组。为这个数组创建一个迭代器，然后使用 while 循环和 has_next、next 遍历元素，并将每个元素单独打印在一行上。

程序将接收以下输入：

数组中的元素数量
每行一个整数值

使用迭代器模式打印所有元素：遍历循环中不能直接通过数组索引访问元素！

当输入依次为 4、10、20、30、40 时，输出示例：

当输入依次为 3、-5、0、100 时，输出示例：

-5
0
100

当输入依次为 1、42 时，输出示例：

迭代器隐藏了数据的存储方式。你的主循环只需询问“还有吗？”和“给我下一个”，无需了解数组索引或内存布局。

亲手试试

#include <stdio.h>
#include "iterator.h"

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);
    
    int arr[n];
    
    // TODO：将 n 个整数值读入数组
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d", &arr[i]);
    }
    
    // TODO：为数组创建一个迭代器
    
    // TODO：使用 while 循环，通过 has_next 和 next 遍历数组
    // 并将每个元素单独打印在一行
    // 在遍历循环中，不要直接使用数组索引！
    
    return 0;
}