C++设计模式-Composite组合模式

Composite组合模式
作用：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

UML图如下：

在Component中声明所有用来管理子对象的方法，其中包括Add、Remove等，这样实现Component接口的所有子类都具备了Add和Remove。
这样做的好处就是叶节点和枝节点对于外界没有区别，它们具备 完全一致的行为 接口。
但问题也很明显，因为Leaf类本身不具备Add()、Remove()方法的 功能，所以实现它是没有意义的。

何时使用组合模式：
当你发现需求中是体现部分与整体层次的结构时，以及你希望用户可以忽略组合对象与单个对象的不同，统一地使用组合结构中的所有对象时，就应该考虑用组合模式了。

基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，而这个组合对象又可以被组合，这样不断地递归下去，客户代码中，任何用到基本对象的地方都可以使用组合对象了。

用户不用关心到底是处理一个叶节点还是处理一个组合组件，也就用不着为定义组合二写一些选择判断语句了。

组合模式让客户可以一致地使用组合结构和单个对象。

抽象基类:
1)Component:为组合中的对象声明接口，声明了类共有接口的缺省行为(如这里的Add,Remove,GetChild函数)，声明一个接口函数可以访问Component的子组件.

接口函数:
1)Component::Operatation:定义了各个组件共有的行为接口，由各个组件的具体实现.
2)Component::Add添加一个子组件
3)Component::Remove::删除一个子组件.
4)Component::GetChild:获得子组件的指针.

说明:
Component模式是为解决组件之间的递归组合提供了解决的办法，它主要分为两个派生类：

1)、Leaf是叶子结点,也就是不含有子组件的结点

2)、Composite是含有子组件的类.

举一个例子来说明这个模式，在UI的设计中,最基本的控件是诸如Button、Edit这样的控件，相当于是这里的Leaf组件，而比较复杂的控件比如Panel则可也看做是由这些基本的组件组合起来的控件，相当于这里的Composite，它们之间有一些行为含义是相同的，比如在控件上作一个点击,移动操作等等的，这些都可以定义为抽象基类中的接口虚函数，由各个派生类去实现之，这些都会有的行为就是这里的Operation函数，而添加、删除等进行组件组合的操作只有非叶子结点才可能有，所以虚拟基类中只是提供接口而且默认的实现是什么都不做。

代码如下：

Composite.h

 1 #ifndef _COMPOSITE_H_ 2 #define _COMPOSITE_H_ 3  4 #include <vector> 5  6 using namespace std; 7  8 /* 9 Component抽象基类，为组合中的对象声明接口,声明了类共有接口的缺省行为(如这里的Add,Remove,GetChild函数),10 声明一个接口函数可以访问Component的子组件.11 */12 class Component13 {14 public:15     //纯虚函数，只提供接口，没有默认的实现16     virtual void Operation()=0;    17 18     // 虚函数,提供接口,有默认的实现就是什么都不做19     virtual void Add(Component*);20     virtual void Remove(Component*);21     virtual Component* GetChild(int index);22     virtual ~Component();23 protected:24     Component();25 };26 27 //Leaf是叶子结点,也就是不含有子组件的结点类，所以不用实现Add、Remove、GetChild等方法28 class Leaf:public Component29 {30 public:31     //只实现Operation接口32     virtual void Operation();            33     Leaf();34     ~Leaf();35 };36 37 //Composite：含有子组件的类38 class Composite:public Component39 {40 public:41     Composite();42     ~Composite();43     //实现所有接口44     void Operation();45     void Add(Component*);46     void Remove(Component*);47     Component* GetChild(int index);48 private:49     //这里采用vector来保存子组件50     vector<Component*> m_ComVec;        51 };52 #endif

Compostie.cpp

 1 #include "Composite.h" 2 #include <iostream> 3  4 using namespace std; 5  6 Component::Component() 7 {} 8  9 Component::~Component()10 {}11 12 void Component::Add(Component* com)13 {14     cout << "add" << endl;15 }16 17 void Component::Remove(Component* com)18 {19 }20 21 void Component::Operation()22 {23     cout << "Component::Operation" << endl;24 }25 26 Component* Component::GetChild(int index)27 {28     return NULL;29 }30 31 32 Leaf::Leaf()33 {}34 35 Leaf::~Leaf()36 {}37 38 void Leaf::Operation()39 {40     cout<< "Leaf::Operation" <<endl;41 }42 43 Composite::Composite()44 {45 }46 47 Composite::~Composite()48 {}49 50 void Composite::Add(Component* com)51 {52     this->m_ComVec.push_back(com);53 }54 55 void Composite::Remove(Component* com)56 {57     this->m_ComVec.erase(&com);58 }59 60 void Composite::Operation()61 {62     cout << "Composite::Operation" << endl;63     vector<Component*>::iterator iter = this->m_ComVec.begin();64     for(;iter!= this->m_ComVec.end();iter++)65     {66         (*iter)->Operation();67     }68 }69 70 Component* Composite::GetChild(int index)71 {72     if(index < 0 || index > this->m_ComVec.size())73     {74         return NULL;75     }76     return this->m_ComVec[index];77 }

main.cpp

 1 #include "Composite.h" 2 #include <iostream> 3  4 using namespace std; 5  6 int main() 7 { 8     /* 9       不管是叶子Leaf还是Composite对象pRoot、pCom都实现了Operation接口，所以可以一致对待，直接调用Operation()10       体现了“使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。”11     */12     Composite* pRoot = new Composite();13 14     //组合对象添加叶子节点15     pRoot->Add(new Leaf());16 17     Leaf* pLeaf1 = new Leaf();18     Leaf* pLeaf2 = new Leaf();19 20     //这里的叶子再添加叶子是没有意义的。21     //由于叶子与组合对象继承了相同的接口，所以语法上是对的，实际上什么也没做(继承自基类Component的Add方法)。22     //叶子节点只实现了Operation方法，其他Add、Remove、GetChild都继承自基类，没有实际意义。23     pLeaf1->Add(pLeaf2);24     pLeaf1->Remove(pLeaf2);25     //执行叶子Operation操作26     pLeaf1->Operation();27 28     //组合对象实现了基类Component的所有接口，所以可以做各种操作(Add、Remove、GetChild、Operation)。29     Composite* pCom = new Composite();30     //组合对象添加叶子节点31     pCom->Add(pLeaf1);32     //组合对象添加叶子节点33     pCom->Add(pLeaf2);34     //执行组合对象Operation操作35     pCom->Operation();36 37     //组合对象添加组合对象38     pRoot->Add(pCom);39 40     //执行组合对象Operation操作41     pRoot->Operation();42 43     //Component* cp = pCom->GetChild(0);44     //cp->Operation();45 46     //pCom->Remove(pLeaf1);47 48     return 0;49 }

组合的另一个例子：摘自http://blog.csdn.net/wuzhekai1985/article/details/6667564

      DP书上给出的定义：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。注意两个字“树形”。这种树形结构在现实生活中随处可见，比如一个集团公司，它有一个母公司，下设很多家子公司。不管是母公司还是子公司，都有各自直属的财务部、人力资源部、销售部等。对于母公司来说，不论是子公司，还是直属的财务部、人力资源部，都是它的部门。整个公司的部门拓扑图就是一个树形结构。

      下面给出组合模式的UML图。从图中可以看到，FinanceDepartment、HRDepartment两个类作为叶结点，因此没有定义添加函数。而ConcreteCompany类可以作为中间结点，所以可以有添加函数。那么怎么添加呢？这个类中定义了一个链表，用来放添加的元素。

相应的代码实现为：

 1 class Company   2 { 3 public: 4     Company(string name) { m_name = name; } 5     virtual ~Company(){} 6     virtual void Add(Company *pCom){} 7     virtual void Show(int depth) {} 8 protected: 9     string m_name;10 };11 //具体公司12 class ConcreteCompany : public Company  13 {14 public:15     ConcreteCompany(string name): Company(name) {}16     virtual ~ConcreteCompany() {}17     void Add(Company *pCom) { m_listCompany.push_back(pCom); } //位于树的中间，可以增加子树18     void Show(int depth)19     {20         for(int i = 0;i < depth; i++)21             cout<<"-";22         cout<<m_name<<endl;23         list<Company *>::iterator iter=m_listCompany.begin();24         for(; iter != m_listCompany.end(); iter++) //显示下层结点25             (*iter)->Show(depth + 2);26     }27 private:28     list<Company *> m_listCompany;29 };30 //具体的部门，财务部31 class FinanceDepartment : public Company 32 {33 public:34     FinanceDepartment(string name):Company(name){}35     virtual ~FinanceDepartment() {}36     virtual void Show(int depth) //只需显示，无限添加函数，因为已是叶结点37     {38         for(int i = 0; i < depth; i++)39             cout<<"-";40         cout<<m_name<<endl;41     }42 };43 //具体的部门，人力资源部44 class HRDepartment :public Company  45 {46 public:47     HRDepartment(string name):Company(name){}48     virtual ~HRDepartment() {}49     virtual void Show(int depth) //只需显示，无限添加函数，因为已是叶结点50     {51         for(int i = 0; i < depth; i++)52             cout<<"-";53         cout<<m_name<<endl;54     }55 };

客户使用方式：

 1 int main() 2 { 3     Company *root = new ConcreteCompany("总公司"); 4     Company *leaf1=new FinanceDepartment("财务部"); 5     Company *leaf2=new HRDepartment("人力资源部"); 6     root->Add(leaf1); 7     root->Add(leaf2); 8  9     //分公司A10     Company *mid1 = new ConcreteCompany("分公司A");11     Company *leaf3=new FinanceDepartment("财务部");12     Company *leaf4=new HRDepartment("人力资源部");13     mid1->Add(leaf3);14     mid1->Add(leaf4);15     root->Add(mid1);16     //分公司B17     Company *mid2=new ConcreteCompany("分公司B");18     FinanceDepartment *leaf5=new FinanceDepartment("财务部");19     HRDepartment *leaf6=new HRDepartment("人力资源部");20     mid2->Add(leaf5);21     mid2->Add(leaf6);22     root->Add(mid2);23     root->Show(0);24 25     delete leaf1; delete leaf2;26     delete leaf3; delete leaf4;27     delete leaf5; delete leaf6;    28     delete mid1; delete mid2;29     delete root;30     return 0;31 }

上面的实现方式有缺点，就是内存的释放不好，需要客户自己动手，非常不方便。有待改进，比较好的做法是让ConcreteCompany类来释放。因为所有的指针都是存在ConcreteCompany类的链表中。C++的麻烦，没有垃圾回收机制。上面的实现方式有缺点，就是内存的释放不好，需要客户自己动手，非常不方便。有待改进，比较好的做法是让ConcreteCompany类来释放。因为所有的指针都是存在ConcreteCompany类的链表中。C++的麻烦，没有垃圾回收机制。