[GoF设计模式]Bridge模式和Template模式的C++实现

【Bridge模式】

使用组合的方式将功能的需求的抽象和实现解耦，这样一来抽象和实现可以分别独自的变化。由此解决需求变更可能带来的麻烦，即类的迅速膨胀，如一般的情况下抽象和实现可能需要M*N个类来解决问题，而使用Bridge模式则只需要M+N个类来解决问题。此处的“实现”是指“怎么实现用户的需求”，并且通过组合的方式来实现。此处的实现不是指继承基类，实现基类接口，而是通过组合实现用户的需求。Bridge模式是设计模式中复杂求难理解的模式之一。

【图解】

以中国人吃饭用筷子，美国人吃饭用叉子，当然中国人也可以用叉子吃饭，美国人也可以用筷子吃饭 为例，当然这种情况下用和不用都是定义4个类来实现的，但是当增加到三种情况下时候，运用Bridge模式只定义3+3=6个类，而不用则需要3*3需要9个类。如在加上印度人吃饭用手。简单起见，只列两个。

【程序】

/********************************************************************* DESCRIPTION: Person Abstraction Class [不同国家人的抽象]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef PERSONABSTRACTION_H_#define PERSONABSTRACTION_H_/** include files **/#include "PersonImplement.h"class PersonAbstraction{public: /*constructor and destructor*/ PersonAbstraction(PersonImplement *personImp) { this->_personImp=personImp; } virtual ~PersonAbstraction(){} /*Have meal*/ virtual void Dining() { this->_personImp->DiningStyle(); return; } virtual void ChangeDiningStyle(PersonImplement *personImp) { this->_personImp=personImp; return; } virtual void WhereIFrom()=0;protected:/*Important*/ PersonImplement *_personImp;};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION:Chinese Person[中国人-对PersonAbstraction类的具体化]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef CHINESEPERSON_H_#define CHINESEPERSON_H_/** include files **/#include <iostream>#include "PersonAbstraction.h"using namespace std;class ChinesePerson:public PersonAbstraction{public: /*construction and destruction*/ ChinesePerson(PersonImplement *personimp):PersonAbstraction(personimp) { } virtual ~ChinesePerson(){} virtual void WhereIFrom() { cout<<"/nChinesePerson|-->:Hi I am a Chinese."<<endl; return; }};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION:Americe Person [美国人-对PersonAbstraction类的具体化]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef AMERICAPERSON_H_#define AMERICAPERSON_H_/** include files **/#include <iostream>#include "PersonAbstraction.h"using namespace std;class AmericaPerson:public PersonAbstraction{public: /*construction and destruction*/ AmericaPerson(PersonImplement *personImp):PersonAbstraction(personImp) { } virtual ~AmericaPerson(){} virtual void WhereIFrom() { cout<<"/nAmericaPerson|-->:Hi I am an America."<<endl; return; }};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION: Person Implement Class[对不通过家的人吃饭方式的抽象]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef PERSONIMPLEMENT_H_#define PERSONIMPLEMENT_H_class PersonImplement{public: PersonImplement(){} virtual ~PersonImplement(){} /*The Dining Implement,Different style maybe*/ virtual void DiningStyle()=0; };#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION:Chinese Style Implement class[中国人吃饭的方式-对PersonImplement类的具体化]** AUTHOR: Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef CHINESESTYLEIMPLEMENT_H_#define CHINESESTYLEIMPLEMENT_H_/** include files **/#include <iostream>#include "PersonImplement.h"using namespace std;class ChineseStyleImplement:public PersonImplement{public: /*construction and destruction*/ ChineseStyleImplement(){} virtual ~ChineseStyleImplement(){} /*Chinese style dining*/ virtual void DiningStyle() { cout<<"I am dining with chopsticks!"<<endl;/*用筷子吃饭*/ return; }};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION: America Style Implement class[美国人吃饭的方式-对PersonImplement类的具体化]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef AMERICASTYLEIMPLEMENT_H_#define AMERICASTYLEIMPLEMENT_H_/** include files **/#include <iostream>#include "PersonImplement.h"using namespace std;class AmericaStyleImplement:public PersonImplement{public: /*construction and destruction*/ AmericaStyleImplement(){} virtual ~AmericaStyleImplement(){} /*America style dining*/ virtual void DiningStyle() { cout<<"I am dining with fork!"<<endl;/*用叉子吃饭*/ return; }};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION: Bridge Pattern [桥模式]* [以中国人吃饭习惯用筷子，美国人习惯用叉子吃饭为例子]* [但是中国人也可以用叉子吃饭，美国人也可以用筷子吃饭]* AUTHOR: Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************//** include files **/#include "ChinesePerson.h"#include "AmericaPerson.h"#include "ChineseStyleImplement.h"#include "AmericaStyleImplement.h"#include <iostream>using namespace std;int main (int argc, char *argv[]){ /*There a two style dining*/ PersonImplement *chinesestyle=new ChineseStyleImplement(); PersonImplement *americastyle=new AmericaStyleImplement(); /*Now here comes a chinese dining with chopsticks*/ ChinesePerson *chinese=new ChinesePerson(chinesestyle); chinese->WhereIFrom(); chinese->Dining(); /*Now here comes a chinese dining with chopsticks*/ AmericaPerson *america=new AmericaPerson(americastyle); america->WhereIFrom(); america->Dining(); /*Now Chinese have westlife dining with fork*/ chinese->ChangeDiningStyle(americastyle); chinese->WhereIFrom(); chinese->Dining(); america->ChangeDiningStyle(chinesestyle); america->WhereIFrom(); america->Dining(); return(0);} 

【输出】

 

【Template模式】

对于某一业务逻辑存在不同的细节实现，但总体逻辑框架是相同的。Template模式用于解决这样的问题，strategy模式和他解决的问题类似，但前者是采用集成的方式，封装的是框架，二后者采用的组合的方式，封装的算法。在Template模式中，在模板类（抽象类）的中将原子操作声明为Protected保护类型，而仅提供算法框架的函数供外界调用。

值得说明的是Template模式采用的集成方式是一种反向依赖（DIP，Dependency Inversion Principles）的方式，即父类调用了子类的接口实现（基类调用了派生类的操作）。Template模式的不足是在于其原子操作在各派生类中的细节实现不能被复用，这个问题也是继承自同一个基类说共有的问题。Strategy模式侧重在组合上，将算法封装到一个类中（如：AddOperation），并采用组合的方式解决(实现MathOperation类)。

【图解】

这个例子只做示例用，没写太具体。比如“字符串的模式匹配算法”中有KMP算法，也有前端时间知道的BM算法，这两个算法大体上满足一种逻辑框架，既用模板字符串匹配样本字符串的过程中， 首先匹配样本字符串中的字符串片段，如果没匹配成功，这由连续匹配的字符数，以及当前起始匹配的位置以及模板字符串的长度，计算出在样本字符串中的下一跳批配开始的位置，直到匹配成功。而BM算法是从模板字符串的后面向前面开始比，二KMP则是从前往后。BM和KMP算法在计算下一条位置的实现上也有所不同。以下只是Template模式的示范，并不涉及字符串模式匹配算法的具体实现。

 

【程序】

/********************************************************************* DESCRIPTION: String Match Algorithm Frame(字符串模式匹配算法框架)** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef STRINGMATCHALGORITHM_H_#define STRINGMATCHALGORITHM_H_/** include files **/#include <iostream>using namespace std;class StringMatchAlgorithm{public: /*constructor and destructor*/ StringMatchAlgorithm(){} virtual ~StringMatchAlgorithm(){} /*The Algorithm Framework*/ virtual void ExecuteMatch() { //while()/*跳到下一个位置开始比较，简单起见，循环省略*/ CompareSection();/*在posStart位置开始匹配*/ NextPositionStartCompare();/*在不完全匹配的情况下找下一个匹配位置*/ return; }protected: /*Primitive Operations*/ virtual void CompareSection()=0; virtual void NextPositionStartCompare()=0;};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION: BoyerMoores String Match Algorithm[字符串的BM匹配算法]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef BMSTRINGMATCHALGORITHM_H_#define BMSTRINGMATCHALGORITHM_H_/** include files **/#include "StringMatchAlgorithm.h"class BMStringMatchAlgorithm:public StringMatchAlgorithm{public: /*construction and destruction*/ BMStringMatchAlgorithm(){} virtual ~BMStringMatchAlgorithm(){}protected: /*Primitive Operations*/ virtual void CompareSection() { cout<<"/nBM String Algorithm|--->: Compare Section[primitive]......."<<endl; return; } virtual void NextPositionStartCompare() { cout<<"BM String Algorithm|--->: Jump to the next postion[primitive]......"<<endl; return; }};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION: KMP String Match Algorithm[字符串的KMP匹配算法]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************/#ifndef KMPSTRINGMATCHALGORITHM_H_#define KMPSTRINGMATCHALGORITHM_H_/** include files **/#include "StringMatchAlgorithm.h"class KMPStringMatchAlgorithm:public StringMatchAlgorithm{public: /*construction and destruction*/ KMPStringMatchAlgorithm(){} virtual ~KMPStringMatchAlgorithm(){}protected: /*Primitive Operations*/ virtual void CompareSection() { cout<<"/nKMP String Algorithm|--->: Compare Section[primitive]......."<<endl; return; } virtual void NextPositionStartCompare() { cout<<"KMP String Algorithm|--->: Jump to the next postion[primitive]......"<<endl; return; }};#endif 

/********************************************************************* DESCRIPTION:Template Pattern [Template模式]** AUTHOR:Neesky** DATE:2009-9-25********************************************************************//** include files **/#include <iostream>#include "BMStringMatchAlgorithm.h"#include "KMPStringMatchAlgorithm.h"using namespace std;int main (int argc, char *argv[]){ KMPStringMatchAlgorithm *KMP=new KMPStringMatchAlgorithm(); KMP->ExecuteMatch(); BMStringMatchAlgorithm *BM=new BMStringMatchAlgorithm(); BM->ExecuteMatch(); return (0);} 

【输出】