引导者## C++ 设计模式
简介
设计模式是针对软件设计中常见问题的可复用解决方案。它们并非可以直接转换成代码的成品，而是用于解决特定情境下通用设计问题的模板或指南。熟练掌握设计模式能够提升代码的可读性、可维护性和可扩展性，促进代码复用，并加快开发速度。C++ 作为一门面向对象的编程语言，天然支持各种设计模式的实现。
1. 创建型模式 (Creational Patterns)
创建型模式关注对象的创建过程，将对象的创建与使用分离，从而提升代码的灵活性和可维护性。
1.1 单例模式 (Singleton)
目的:
确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
实现:
将构造函数私有化，提供一个静态方法用于获取唯一的实例。
示例:
日志记录器、数据库连接池。
1.2 工厂模式 (Factory Method & Abstract Factory)
目的:
定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。
工厂方法:
定义一个创建对象的方法，由子类决定要创建的对象类型。
抽象工厂:
提供一个接口，用于创建一系列相关或依赖的对象，而无需指定它们的具体类。
示例:
GUI 窗口、跨平台库。
1.3 建造者模式 (Builder)
目的:
将复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
实现:
使用一个 Builder 类来逐步构建对象，最终通过 Builder 获取完整的对象。
示例:
配置复杂的软件系统、自定义汉堡包。
1.4 原型模式 (Prototype)
目的:
通过复制现有对象来创建新对象，而不是从头创建。
实现:
实现一个 clone 方法，用于复制自身。
示例:
复制图形对象、游戏单位克隆。
2. 结构型模式 (Structural Patterns)
结构型模式关注如何组合类和对象以形成更大的结构，从而简化设计。
2.1 适配器模式 (Adapter)
目的:
将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口。
实现:
创建一个适配器类，实现目标接口，并在内部调用被适配类的接口。
示例:
将不同数据库接口适配到统一的 API。
2.2 桥接模式 (Bridge)
目的:
将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。
实现:
定义抽象类和实现类，并使用组合关系将它们连接起来。
示例:
图形库的跨平台实现。
2.3 组合模式 (Composite)
目的:
将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
实现:
定义一个抽象类表示节点，包含子节点列表，并实现统一的操作接口。
示例:
文件系统、GUI 组件。
2.4 装饰器模式 (Decorator)
目的:
动态地给一个对象添加一些额外的职责。
实现:
创建一个装饰器类，继承自被装饰的类，并添加新的功能。
示例:
输入流、窗口装饰。
3. 行为型模式 (Behavioral Patterns)
行为型模式关注对象之间的交互和职责分配，从而提升代码的灵活性和可扩展性。
3.1 观察者模式 (Observer)
目的:
定义对象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得到通知并被自动更新。
实现:
Subject 类维护 Observer 列表，并在状态改变时通知所有 Observer。
示例:
GUI 事件处理、股票价格变动通知。
3.2 策略模式 (Strategy)
目的:
定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可互相替换。
实现:
定义一个策略接口，不同的算法实现不同的策略类。
示例:
排序算法、支付方式。
3.3 命令模式 (Command)
目的:
将一个请求封装成一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化。
实现:
定义一个命令接口，每个具体命令类实现 execute 方法。
示例:
撤销/重做功能、事务处理。
总结
设计模式是软件开发中宝贵的经验总结，学习和应用设计模式可以显著提高代码质量和开发效率。 理解每种模式的意图、适用场景和实现方式至关重要。 在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的模式，并灵活运用，切勿生搬硬套。 希望本文能够帮助你更好地理解和应用 C++ 设计模式。
C++ 设计模式**简介**设计模式是针对软件设计中常见问题的可复用解决方案。它们并非可以直接转换成代码的成品，而是用于解决特定情境下通用设计问题的模板或指南。熟练掌握设计模式能够提升代码的可读性、可维护性和可扩展性，促进代码复用，并加快开发速度。C++ 作为一门面向对象的编程语言，天然支持各种设计模式的实现。**1. 创建型模式 (Creational Patterns)**创建型模式关注对象的创建过程，将对象的创建与使用分离，从而提升代码的灵活性和可维护性。* **1.1 单例模式 (Singleton)*** **目的:** 确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。* **实现:** 将构造函数私有化，提供一个静态方法用于获取唯一的实例。* **示例:** 日志记录器、数据库连接池。* **1.2 工厂模式 (Factory Method & Abstract Factory)*** **目的:** 定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。* **工厂方法:** 定义一个创建对象的方法，由子类决定要创建的对象类型。* **抽象工厂:** 提供一个接口，用于创建一系列相关或依赖的对象，而无需指定它们的具体类。* **示例:** GUI 窗口、跨平台库。* **1.3 建造者模式 (Builder)*** **目的:** 将复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。* **实现:** 使用一个 Builder 类来逐步构建对象，最终通过 Builder 获取完整的对象。* **示例:** 配置复杂的软件系统、自定义汉堡包。* **1.4 原型模式 (Prototype)*** **目的:** 通过复制现有对象来创建新对象，而不是从头创建。* **实现:** 实现一个 clone 方法，用于复制自身。* **示例:** 复制图形对象、游戏单位克隆。**2. 结构型模式 (Structural Patterns)**结构型模式关注如何组合类和对象以形成更大的结构，从而简化设计。* **2.1 适配器模式 (Adapter)*** **目的:** 将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口。* **实现:** 创建一个适配器类，实现目标接口，并在内部调用被适配类的接口。* **示例:** 将不同数据库接口适配到统一的 API。* **2.2 桥接模式 (Bridge)*** **目的:** 将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。* **实现:** 定义抽象类和实现类，并使用组合关系将它们连接起来。* **示例:** 图形库的跨平台实现。* **2.3 组合模式 (Composite)*** **目的:** 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。* **实现:** 定义一个抽象类表示节点，包含子节点列表，并实现统一的操作接口。* **示例:** 文件系统、GUI 组件。* **2.4 装饰器模式 (Decorator)*** **目的:** 动态地给一个对象添加一些额外的职责。* **实现:** 创建一个装饰器类，继承自被装饰的类，并添加新的功能。* **示例:** 输入流、窗口装饰。**3. 行为型模式 (Behavioral Patterns)**行为型模式关注对象之间的交互和职责分配，从而提升代码的灵活性和可扩展性。* **3.1 观察者模式 (Observer)*** **目的:** 定义对象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得到通知并被自动更新。* **实现:** Subject 类维护 Observer 列表，并在状态改变时通知所有 Observer。* **示例:** GUI 事件处理、股票价格变动通知。* **3.2 策略模式 (Strategy)*** **目的:** 定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可互相替换。* **实现:** 定义一个策略接口，不同的算法实现不同的策略类。* **示例:** 排序算法、支付方式。* **3.3 命令模式 (Command)*** **目的:** 将一个请求封装成一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化。* **实现:** 定义一个命令接口，每个具体命令类实现 execute 方法。* **示例:** 撤销/重做功能、事务处理。**总结**设计模式是软件开发中宝贵的经验总结，学习和应用设计模式可以显著提高代码质量和开发效率。 理解每种模式的意图、适用场景和实现方式至关重要。 在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的模式，并灵活运用，切勿生搬硬套。 希望本文能够帮助你更好地理解和应用 C++ 设计模式。
