C++设计模式全总结-通俗易懂

### C++设计模式全总结-通俗易懂 #### 引言 设计模式是软件工程领域的一个重要组成部分，它提供了一套解决常见问题的方案。在《C++设计模式全总结-通俗易懂》这一资源中，作者通过使用C++语言详细解析了GoF所提出的23种设计模式，并附带了相应的实现源码。这份资料不仅适合初学者入门学习，也适合有一定基础的开发者深入研究。 #### 创建型模式 1. **Factory模式**：工厂模式是一种常用的创建型设计模式，其核心思想是定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类。这种模式将对象的实例化延迟到子类进行。例如，在C++中，可以通过定义一个抽象工厂基类来实现这一点，具体实现类再根据不同的条件返回具体的对象实例。 2. **Abstract Factory模式**：抽象工厂模式是一种更为复杂的工厂模式，它不仅提供了创建一系列相关或相互依赖的对象的接口，而且这些对象无需指定它们的具体类。这种模式非常适合于构建一系列产品族的情况。在C++中，可以通过定义抽象工厂类和一系列具体工厂类来实现。 3. **Singleton模式**：单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式广泛应用于配置管理等场景。在C++中，通常通过私有构造函数和静态成员函数实现单例模式。 4. **Builder模式**：建造者模式允许你逐步构建一个复杂对象，而不暴露构建过程。这种模式非常适合于对象的构建步骤复杂多变的情况。在C++中，可以定义一个抽象建造者类，具体建造者类继承自抽象建造者类，并实现具体的构建逻辑。 5. **Prototype模式**：原型模式通过克隆现有的对象实例来创建新对象，而不是通过创建新实例的方式。这种方式可以提高性能，尤其是在创建对象成本较高的情况下。在C++中，可以通过重载赋值运算符或者使用深拷贝来实现。 #### 结构型模式 1. **Bridge模式**：桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使得两者可以独立变化。这种模式非常适合于实现细节经常变化的情况。在C++中，可以通过定义抽象接口和具体的实现类来实现。 2. **Adapter模式**：适配器模式将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。这种模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。在C++中，可以通过实现类继承或者组合的方式来实现适配器模式。 3. **Decorator模式**：装饰者模式允许向一个现有对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种模式提供了一种替代继承机制的方法。在C++中，可以通过定义抽象装饰者类和具体的装饰者类来实现。 4. **Composite模式**：组合模式将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。这种模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。在C++中，可以通过定义抽象组件类和具体的叶节点/组合节点类来实现。 5. **Flyweight模式**：享元模式用于减少大量相同或相似对象的内存消耗，通过共享尽可能多的数据来支持大量细粒度的对象。在C++中，可以通过定义享元接口和具体的享元类来实现。 6. **Facade模式**：外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。在C++中，可以通过定义一个外观类来实现。 7. **Proxy模式**：代理模式为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。这种模式非常适合于需要在访问一个对象之前进行某些处理的情况。在C++中，可以通过定义代理类来实现。 #### 行为模式 1. **Template方法模式**：模板方法模式定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。在C++中，可以通过定义一个抽象类并声明纯虚函数来实现。 2. **Strategy模式**：策略模式定义了一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换。这种模式使得算法可以独立于使用它的客户而变化。在C++中，可以通过定义策略接口和具体的策略类来实现。 3. **State模式**：状态模式允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。在C++中，可以通过定义状态接口和具体的实现类来实现。 4. **Observer模式**：观察者模式定义了对象之间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。在C++中，可以通过定义观察者接口和具体的实现类来实现。 5. **Memento模式**：备忘录模式在不破坏封装性的前提下捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。在C++中，可以通过定义备忘录类和发起人类来实现。 6. **Mediator模式**：中介者模式用一个中介对象来封装一系列的对象交互，中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。在C++中，可以通过定义中介者接口和具体的实现类来实现。 7. **Command模式**：命令模式将一个请求封装为一个对象，从而使用户可用不同的请求对客户端进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。在C++中，可以通过定义命令接口和具体的命令类来实现。 8. **Visitor模式**：访问者模式表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。在C++中，可以通过定义访问者接口和具体的访问者类来实现。 9. **Chain of Responsibility模式**：职责链模式允许多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。在C++中，可以通过定义抽象处理者类和具体的处理者类来实现。 10. **Iterator模式**：迭代器模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。在C++中，可以通过定义迭代器接口和具体的迭代器类来实现。 11. **Interpreter模式**：解释器模式给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。在C++中，可以通过定义抽象表达式类和具体的表达式类来实现。 #### 总结 设计模式的学习是一个漫长且充满挑战的过程，但也是提升个人技术水平的重要途径。通过理解和应用这些设计模式，可以有效地提高软件的可维护性、可扩展性和复用性。以上总结了GoF所提出的23种设计模式的基本概念及其在C++中的实现思路，希望能帮助读者更好地理解和掌握这些模式。