23种设计模式的C++实现

所有代码摘录于网上，不保证上机编译通过。


一、Factory模式
工厂方法，不绑定特定应用的类到代码中，而是用一个方法返回特定Product产品的接口；因此它可以定义应用的不同操作的具体产品。
用工厂方法，在一个类的内部创建对象，相当于给类一个连接挂钩，用来提供某种操作的扩充。
工厂方法可以提供平行类的连接。当一个类某些职责委托给另一个独立的类的时候，就产生了可平行扩展的结构。
解析:
在这个模式中,有两个抽象基类,一个是Product为创建出来的对象的抽象基类,一个是Factory是工厂的抽象基类,在互相协作的时候都是由相应的Factory派生类来生成Product的派生类,也就是说如果要新增一种Product那么也要对应的新增一个Factory,创建的过程委托给了这个Factory.也就是说一个Factory和一个Product是一一对应的关系.
1)Factory.h
class Product //产品抽象类
{
public:
Product(){}
virtual ~Product(){} //虚函数是为了解析时用父指针调用子类析构函数
};
class ConcreateProduct //产品的具体子类，可以有多个
: public Product
{
public:
ConcreateProduct();
virtual ~ConcreateProduct();
};
class Creator //工厂抽象类
{
public:
Creator(){}
virtual ~Creator(){}
void AnOperation(); //调用FactoryMethod()函数来获得特定的具体产品的指针，多个应用对应多个函数
protected:
virtual Product* FactoryMethod() = 0; //核心！用来生成不同的具体产品
};
class ConcreateCreator //工厂的具体子类，与产品的具体子类的个数一一对应
: public Creator
{
public:
ConcreateCreator();
virtual ~ConcreateCreator();
protected:
virtual Product* FactoryMethod(); //实现对应具体产品类实例的构造
};
2)Factory.cpp
#include "Factory.h"
#include <iostream>
using namespace std;
ConcreateProduct::ConcreateProduct()
{
std::cout << "construction of ConcreateProduct\n";
}
ConcreateProduct::~ConcreateProduct()
{
std::cout << "destruction of ConcreateProduct\n";
}
void Creator::AnOperation()
{
Product* p = FactoryMethod();
std::cout << "an operation of product\n";
}
ConcreateCreator::ConcreateCreator()
{
std::cout << "construction of ConcreateCreator\n";
}
ConcreateCreator::~ConcreateCreator()
{
std::cout << "destruction of ConcreateCreator\n";
}
Product* ConcreateCreator::FactoryMethod()
{
return new ConcreateProduct();
}
3)Main.cpp(测试代码)
#include "Factory.h"
#include <stdlib.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
Creator *p = new ConcreateCreator();
p->AnOperation();
delete p;
system("pause");
return 0;
}


二、Abstract Factory模式
抽象工厂模式将实现和接口分离，相当于工厂封装了产品对象的责任和过程，将客户应用与具体实现分离，达到应用可以控制对象的创建的目的。应用通过设计抽象接口来操纵对象实例的创建，具体实例（产品）在接口中不可见。
此模式容易改变应用中的具体实例（产品），可以通过增加继承的具体ConcreteFactory类，来扩充应用。而AbstractFactory抽象工厂相当于创建了一个完整的产品系列。
Abstract Factory模式和Factory最大的差别就是抽象工厂创建的是一系列相关的对象,其中创建的实现其实采用的就是Factory模式的方法,对于某个实现的有一个派生出来的抽象工厂,另一个实现有另一个派生出来的工厂,等等.
解析:
Abstract Factory模式和Factory最大的差别就是抽象工厂创建的是一系列相关的对象,其中创建的实现其实采用的就是Factory模式的方法,对于某个实现的有一个派生出来的抽象工厂,另一个实现有另一个派生出来的工厂,等等.
可以举一个简单的例子来解释这个模式:比如,同样是鸡腿(ProductA)和汉堡(ProductB),它们都可以有商店出售(AbstractFactory),但是有不同的实现,有肯德基(ConcreateFactory1)和麦当劳(ConcreateFactory2)两家生产出来的不同风味的鸡腿和汉堡(也就是ProductA 和ProductB的不同实现).而负责生产汉堡和鸡腿的就是之前提过的Factory模式了.
抽象工厂需要特别注意的地方就是区分不同类型的产品和这些产品的不同实现.显而易见的,如果有n种产品同时有m中不同的实现,那么根据乘法原理可知有n*m个Factory模式的使用.
1)AbstractFactory.h
// 抽象基类AbstractProductA,代表产品A的抽象
class AbstractProductA
{
public:
AbstractProductA() {}
virtual ~AbstractProductA(){};
};
// 派生类ConcreateProductA1,继承自AbstractProductA,代表产品A的第一种实现
class ConcreateProductA1
: public AbstractProductA
{
public:
ConcreateProductA1();
virtual ~ConcreateProductA1();
};
// 派生类ConcreateProductA2,继承自AbstractProductA,代表产品A的第二种实现
class ConcreateProductA2
: public AbstractProductA
{
public:
ConcreateProductA2();
virtual ~ConcreateProductA2();
};
// 抽象基类AbstractProductB,代表产品B的抽象
class AbstractProductB
{
public:
AbstractProductB() {}
virtual ~AbstractProductB(){};
};
// 派生类ConcreateProductB1,继承自AbstractProductB,代表产品B的第一种实现
class ConcreateProductB1
: public AbstractProductB
{
public:
ConcreateProductB1();
virtual ~ConcreateProductB1();
};
// 派生类ConcreateProductB2,继承自AbstractProductB,代表产品B的第二种实现
class ConcreateProductB2
: public AbstractProductB
{
public:
ConcreateProductB2();
virtual ~ConcreateProductB2();
};
// 抽象基类AbstractFactory,工厂的抽象类,生产产品A和产品B
class AbstractFactory
{
public:
AbstractFactory(){}
virtual ~AbstractFactory(){}
virtual AbstractProductA* CreateProductA() = 0;
virtual AbstractProductB* CreateProductB() = 0;
};
// 派生类ConcreateFactory1,继承自AbstractFactory
// 生产产品A和产品B的第一种实现
class ConcreateFactory1
: public AbstractFactory
{
public:
ConcreateFactory1();
virtual ~ConcreateFactory1();
virtual AbstractProductA* CreateProductA();
virtual AbstractProductB* CreateProductB();
};
// 派生类ConcreateFactory2,继承自AbstractFactory
// 生产产品A和产品B的第二种实现
class ConcreateFactory2
: public AbstractFactory
{
public:
ConcreateFactory2();
virtual ~ConcreateFactory2();
virtual AbstractProductA* CreateProductA();
virtual AbstractProductB* CreateProductB();
};
2)AbstractFactory.cpp
#include <iostream>
#include "AbstractFactory.h"
ConcreateProductA1::ConcreateProductA1()
{
std::cout << "construction of ConcreateProductA1\n";
}
ConcreateProductA1::~ConcreateProductA1()
{
std::cout << "destruction of ConcreateProductA1\n";
}
ConcreateProductA2::ConcreateProductA2()
{
std::cout << "construction of ConcreateProductA2\n";
}
ConcreateProductA2::~ConcreateProductA2()
{
std::cout << "destruction of ConcreateProductA2\n";
}
ConcreateProductB1::ConcreateProductB1()
{
std::cout << "construction of ConcreateProductB1\n";
}
ConcreateProductB1::~ConcreateProductB1()
{
std::cout << "destruction of ConcreateProductB1\n";
}
ConcreateProductB2::ConcreateProductB2()
{
std::cout << "construction of ConcreateProductB2\n";
}
ConcreateProductB2::~ConcreateProductB2()
{
std::cout << "destruction of ConcreateProductB2\n";
}
ConcreateFactory1::ConcreateFactory1()
{
std::cout << "construction of ConcreateFactory1\n";
}
ConcreateFactory1::~ConcreateFactory1()
{
std::cout << "destruction of ConcreateFactory1\n";
}
AbstractProductA* ConcreateFactory1::CreateProductA()
{
return new ConcreateProductA1();
}
AbstractProductB* ConcreateFactory1::CreateProductB()
{
return new ConcreateProductB1();
}
ConcreateFactory2::ConcreateFactory2()
{
std::cout << "construction of ConcreateFactory2\n";
}
ConcreateFactory2::~ConcreateFactory2()
{
std::cout << "destruction of ConcreateFactory2\n";
}
AbstractProductA* ConcreateFactory2::CreateProductA()
{
return new ConcreateProductA2();
}
AbstractProductB* ConcreateFactory2::CreateProductB()
{
return new ConcreateProductB2();
}
3)Main.cpp(测试代码)
#include "AbstractFactory.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
// 生产产品A的第一种实现
ConcreateFactory1 *pFactory1 = new ConcreateFactory1;
AbstractProductA *pProductA = pFactory1->CreateProductA();
// 生产产品B的第二种实现
ConcreateFactory2 *pFactory2 = new ConcreateFactory2;
AbstractProductB *pProductB = pFactory2->CreateProductB();
delete pFactory1;
delete pProductA;
delete pFactory2;
delete pProductB;
system("pause");
return 0;
}


三、Builder模式
适用于以下情况:
1)当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式时。
2)当构造过程必须允许被构造的对象有不同的表示时。
通过引导器，向不同的Builder对象发出不同的操作请求。目的是能对操作各不相同的复杂对象，通过同样的构造过程来创建。
Builder对象提供给引导器一个构造产品的抽象接口。该接口可以隐藏产品的内部结构。因为产品是通过抽象接口构造的，所以改变产品的表示只需定义一个新的ConcreteBuilder 。
该模式可以逐步地完成构造过程。
Builder模式的实现基于以下几个面向对象的设计原则:1)把变化的部分提取出来形成一个基类和对应的接口函数,在这里不会变化的是都会创建PartA 和PartB,变化的则是不同的创建方法,于是就抽取出这里的Builder基类和BuildPartA,BuildPartB接口函数 2)采用聚合的方式聚合了会发生变化的基类,就是这里Director聚合了Builder类的指针.
解析:
Builder模式是基于这样的一个情况:一个对象可能有不同的组成部分,这几个部分的不同的创建对象会有不同的表示,但是各个部分之间装配的方式是一致的.
比方说一辆单车,都是由车轮车座等等的构成的(一个对象不同的组成部分),不同的品牌生产出来的也不一样(不同的构建方式).虽然不同的品牌构建出来的单车不同,但是构建的过程还是一样的(哦,你见过车轮长在车座上的么?).
也就是说,Director::Construct函数中固定了各个组成部分的装配方式,而具体是装配怎样的组成部分由Builder的派生类实现.
1)Builder.h
// 虚拟基类,是所有Builder的基类,提供不同部分的构建接口函数
class Builder
{
public :
Builder() {} ;
virtual ~ Builder() {}
// 纯虚函数,提供构建不同部分的构建接口函数
virtual void BuilderPartA() = 0 ;
virtual void BuilderPartB() = 0 ;
} ;
// 使用Builder构建产品,构建产品的过程都一致,但是不同的builder有不同的实现
// 这个不同的实现通过不同的Builder派生类来实现,存有一个Builder的指针,通过这个来
实现多态调用
class Director
{
public :
Director(Builder * pBuilder);
~ Director();
void Construct(); //使用某个具体的Builder子类（代表不同形式的部件）来以相同的方式组装
private :
Builder * m_pBuilder;
} ;
// Builder的派生类,实现BuilderPartA和BuilderPartB接口函数
class ConcreateBuilder1
: public Builder
{
public :
ConcreateBuilder1() {}
virtual ~ ConcreateBuilder1() {}
virtual void BuilderPartA();
virtual void BuilderPartB();
} ;
// Builder的派生类,实现BuilderPartA和BuilderPartB接口函数
class ConcreateBuilder2
: public Builder
{
public :
ConcreateBuilder2() {}
virtual ~ ConcreateBuilder2() {}
virtual void BuilderPartA();
virtual void BuilderPartB();
} ;
2)Builder.cpp
#include " Builder.h "
#include < iostream >
void ConcreateBuilder1::BuilderPartA()
{
std::cout << " BuilderPartA by ConcreateBuilder1\n " ;
}
void ConcreateBuilder1::BuilderPartB()
{
std::cout << " BuilderPartB by ConcreateBuilder1\n " ;
}
void ConcreateBuilder2::BuilderPartA()
{
std::cout << " BuilderPartA by ConcreateBuilder2\n " ;
}
void ConcreateBuilder2::BuilderPartB()
{
std::cout << " BuilderPartB by ConcreateBuilder2\n " ;
}
Director::Director(Builder * pBuilder)
: m_pBuilder(pBuilder)
{
}
Director:: ~ Director()
{
delete m_pBuilder;
m_pBuilder = NULL;
}
// Construct 函数表示一个对象的整个构建过程,不同的部分之间的装配方式都是一致的,
// 首先构建PartA其次是PartB,只是根据不同的构建者会有不同的表示
void Director::Construct()
{
m_pBuilder -> BuilderPartA();
m_pBuilder -> BuilderPartB();
}
3)Main.cpp
#include " Builder.h "
#include < stdlib.h >
int main()
{
Builder * pBuilder1 = new ConcreateBuilder1;
Director * pDirector1 = new Director(pBuilder1);
pDirector1 -> Construct();
Builder * pBuilder2 = new ConcreateBuilder2;
Director * pDirector2 = new Director(pBuilder2);
pDirector2 -> Construct();
delete pDirector1;
delete pDirector2;
system( " pause " );
return 0 ;
}
四、Prototype模式
解析:
Prototype模式其实就是常说的"虚拟构造函数"一个实现,C++的实现机制中并没有支持这个特性,但是通过不同派生类实现的Clone接口函数可以完成与"虚拟构造函数"同样的效果.举一个例子来解释这个模式的作用,假设有一家店铺是配钥匙的,他对外提供配制钥匙的服务(提供Clone接口函数),你需要配什么钥匙它不知道只是提供这种服务,具体需要配什么钥匙只有到了真正看到钥匙的原型才能配好.也就是说,需要一个提供这个服务的对象,同时还需要一个原型(Prototype),不然不知道该配什么样的钥匙.
1)Prototype.h
// 虚拟基类,所有原型的基类,提供Clone接口函数
class Prototype
{
public:
Prototype(){}
virtual ~Prototype(){}
virtual Prototype* Clone() = 0;
};
// 派生自Prototype,实现Clone方法
class ConcreatePrototype1
: public Prototype
{
public:
ConcreatePrototype1();
ConcreatePrototype1(const ConcreatePrototype1&);
virtual ~ConcreatePrototype1();
virtual Prototype* Clone();
};
// 派生自Prototype,实现Clone方法
class ConcreatePrototype2
: public Prototype
{
public:
ConcreatePrototype2();
ConcreatePrototype2(const ConcreatePrototype2&);
virtual ~ConcreatePrototype2();
virtual Prototype* Clone();
};
2)Prototype.cpp
#include "Prototype.h"
#include <iostream>
ConcreatePrototype1::ConcreatePrototype1()
{
std::cout << "construction of ConcreatePrototype1\n";
}
ConcreatePrototype1::~ConcreatePrototype1()
{
std::cout << "destruction of ConcreatePrototype1\n";
}
ConcreatePrototype1::ConcreatePrototype1(const ConcreatePrototype1&)
{
std::cout << "copy construction of ConcreatePrototype1\n";
}
Prototype* ConcreatePrototype1::Clone()
{
return new ConcreatePrototype1(*this);
}
ConcreatePrototype2::ConcreatePrototype2()
{
std::cout << "construction of ConcreatePrototype2\n";
}
ConcreatePrototype2::~ConcreatePrototype2()
{
std::cout << "destruction of ConcreatePrototype2\n";
}
ConcreatePrototype2::ConcreatePrototype2(const ConcreatePrototype2&)
{
std::cout << "copy construction of ConcreatePrototype2\n";
}
Prototype* ConcreatePrototype2::Clone()
{
return new ConcreatePrototype2(*this);
}
3)Main.cpp
#include "Prototype.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
Prototype* pPrototype1 = new ConcreatePrototype1();
Prototype* pPrototype2 = pPrototype1->Clone();
Prototype* pPrototype3 = new ConcreatePrototype2();
Prototype* pPrototype4 = pPrototype3->Clone();
delete pPrototype1;
delete pPrototype2;
delete pPrototype3;
delete pPrototype4;
system("pause");
return 0;
}


五、Singleton模式
解析:
Singleton模式其实是对全局静态变量的一个取代策略,上面提到的Singleton模式的两个作用在C++中是通过如下的机制实现的:1)仅有一个实例,提供一个类的静态成员变量,大家知道类的静态成员变量对于一个类的所有对象而言是惟一的 2)提供一个访问它的全局访问点,也就是提供对应的访问这个静态成员变量的静态成员函数,对类的所有对象而言也是惟一的.在C++中,可以直接使用类域进行访问而不必初始化一个类的对象.
1)Singleton.h
class Singleton
{
public:
Singleton(){}; //构造函数可以设置为私有类型
~Singleton(){};
// 静态成员函数,提供全局访问的接口
static Singleton* GetInstancePtr();
static Singleton GetInstance();
void Test();
private:
// 静态成员变量,提供全局惟一的一个实例
static Singleton* m_pStatic;
};
2)Singleton.cpp
#include "Singleton.h"
#include <iostream>
// 类的静态成员变量要在类体外进行定义
Singleton* Singleton::m_pStatic = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstancePtr()
{
if (NULL == m_pStatic)
{
m_pStatic = new Singleton();
}
return m_pStatic;
}
Singleton Singleton::GetInstance()
{
return *GetInstancePtr();
}
void Singleton::Test()
{
std::cout << "Test!\n";
}
3)Main.cpp
#include "Singleton.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
// 不用初始化类对象就可以访问了
Singleton::GetInstancePtr()->Test();
Singleton::GetInstance().Test();
system("pause");
return 0;
}


六、Adapter模式
解析:
Adapter模式其实就是把完成同样的一个功能但是接口不能兼容的类桥接在一起使之可以在一起工作,这个模式使得复用旧的接口成为可能.
实现方法一般为：1)采用继承原有接口类的方式；2)采用组合原有接口类的方式。
1)Adapt.h
// 需要被Adapt 的类，此类是提供给外部进行调用用的。
class Target
{
public:
Target(){}
virtual ~Target() {}
virtual void Request() = 0;
};
// 实现了相同的功能，但与Target提供不兼容接口的类
class Adaptee
{
public:
Adaptee(){}
~Adaptee(){}
void SpecialRequest();
};
// 进行Adapt的类,采用聚合原有接口类的方式
class Adapter
: public Target //1)继承被Adapt的类
{
public:
Adapter(Adaptee* pAdaptee);
virtual ~Adapter();
virtual void Request(); //以标准外部接口提供原有接口的功能
private:
Adaptee* m_pAdptee; //2)保存不兼容接口类的指针
};
2)Adapt.cpp
#include "Adapter.h"
#include <iostream>
void Adaptee::SpecialRequest()
{
std::cout << "SpecialRequest of Adaptee\n";
}
Adapter::Adapter(Adaptee* pAdaptee)
: m_pAdptee(pAdaptee)
{
}
Adapter::~Adapter()
{
delete m_pAdptee;
m_pAdptee = NULL;
}
void Adapter::Request()
{
std::cout << "Request of Adapter\n";
m_pAdptee->SpecialRequest();
}
3)Main.cpp
#include "Adapter.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
Adaptee *pAdaptee = new Adaptee;
Target *pTarget = new Adapter(pAdaptee);
pTarget->Request();
delete pTarget;
system("pause");
return 0;
}


七、Bridge模式
分离抽象和实现两部分，使它们都可以独立变化。 
将与实现环境相关操作部分独立。
可以对外隐藏实现细节，实现应用透明访问。
目的是为提供稳定的操作接口。将一般操作接口与实现环境相关的操作接口进行桥接，相关实现部分可能不同，替换实现而不用改变接口。当然修改操作接口也不会影响相关实现的操作部分。
当操作接口和相关实现的操作需要会独立演变时，采用桥模式。
解析:
Bridge用于将表示和实现解耦,两者可以独立的变化.在Abstraction类中维护一个Implementor类指针,需要采用不同的实现方式的时候只需要传入不同的Implementor派生类就可以了.
Bridge的实现方式其实和Builder十分的相近,可以这么说:本质上是一样的,只是封装的东西不一样罢了.两者的实现都有如下的共同点:抽象出来一个基类,这个基类里面定义了共有的一些行为,形成接口函数(对接口编程而不是对实现编程),这个接口函数在Buildier中是BuildePart函数在Bridge中是OperationImpl 函数;其次,聚合一个基类的指针,如Builder模式中Director类聚合了一个Builder基类的指针,而Brige模式中Abstraction类聚合了一个Implementor基类的指针(优先采用聚合而不是继承);而在使用的时候,都把对这个类的使用封装在一个函数中,在Builder中是封装在Director::Construct函数中,因为装配不同部分的过程是一致的,而在Bridge模式中则是封装在Abstraction::Operation函数中,在这个函数中调用对应的Implementor::OperationImpl函数.就两个模式而言,Builder封装了不同的生成组成部分的方式,而Bridge封
装了不同的实现方式.
因此,如果以一些最基本的面向对象的设计原则来分析这些模式的实现的话,还是可以看到很多共同的地方的.
1)Bridge.h
class Implementor;
// 维护一个Implementor类的指针
class Abstraction
{
public:
Abstraction(Implementor* pImplementor);
virtual ~Abstraction();
void Operation(); //根据构造函数中传入的不同的Implementor类的指针就会有不同的实现
protected:
Implementor* m_pImplementor;
};
// 为实现Abstraction 定义的抽象基类,定义了实现的接口函数
class Implementor
{
public:
Implementor(){}
virtual ~Implementor(){}
virtual void OperationImpl() = 0;
};
// 继承自Implementor,是Implementor的不同实现之一
class ConcreateImplementorA
: public Implementor
{
public:
ConcreateImplementorA(){}
virtual ~ConcreateImplementorA(){}
virtual void OperationImpl();
};
// 继承自Implementor,是Implementor的不同实现之一
class ConcreateImplementorB
: public Implementor
{
public:
ConcreateImplementorB(){}
virtual ~ConcreateImplementorB(){}
virtual void OperationImpl();
};
2)Bridge.cpp
#include "Brige.h"
#include <iostream>
void ConcreateImplementorA::OperationImpl()
{
std::cout << "Implementation by ConcreateImplementorA\n";
}
void ConcreateImplementorB::OperationImpl()
{
std::cout << "Implementation by ConcreateImplementorB\n";
}
Abstraction::Abstraction(Implementor* pImplementor)
: m_pImplementor(pImplementor)
{
}
Abstraction::~Abstraction()
{
delete m_pImplementor;
m_pImplementor = NULL;
}
void Abstraction::Operation()
{
m_pImplementor->OperationImpl();
}
3)Main.cpp
#include "Brige.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
ConcreateImplementorA *pImplA = new ConcreateImplementorA();
Abstraction *pAbstraction1 = new Abstraction(pImplA);
pAbstraction1->Operation();
ConcreateImplementorB *pImplB = new ConcreateImplementorB();
Abstraction *pAbstraction2 = new Abstraction(pImplB);
pAbstraction2->Operation();
delete pAbstraction1;
delete pAbstraction2;
system("pause");
return 0;
}


八、Composite模式
解析:
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,其中的Leaf是叶子结点,也就是不含有子组件的结点,而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List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.
1)Composite.h
#include <list>
// 组合中的抽象基类
class Component
{
public:
Component(){}
virtual ~Component(){}
// 纯虚函数,只提供接口,没有默认的实现
virtual void Operation() = 0;
// 虚函数,提供接口,有默认的实现就是什么都不做
virtual void Add(Component* pChild);
virtual void Remove(Component* pChild);
virtual Component* GetChild(int nIndex);
};
// 派生自Component,是其中的叶子组件的基类
class Leaf
: public Component
{
public:
Leaf(){}
virtual ~Leaf(){}
virtual void Operation();
};
// 派生自Component,是其中的含有子件的组件的基类
class Composite
: public Component
{
public:
Composite(){}
virtual ~Composite();
virtual void Operation();
virtual void Add(Component* pChild);
virtual void Remove(Component* pChild);
virtual Component* GetChild(int nIndex);
private:
// 采用list容器去保存子组件，都是Component类型
std::list<Component*> m_ListOfComponent;
};
2)Composite.cpp
#include "Composite.h"
#include <iostream>
#include <algorithm>
/*-------------------------------------------------------------------
Component成员函数的实现
-------------------------------------------------------------------*/
void Component::Add(Component* pChild)
{
}
void Component::Remove(Component* pChild)
{
}
Component* Component::GetChild(int nIndex)
{
return NULL;
}
/*-------------------------------------------------------------------
Leaf成员函数的实现
-------------------------------------------------------------------*/
void Leaf::Operation()
{
std::cout << "Operation by leaf\n";
}
/*-------------------------------------------------------------------
Composite成员函数的实现
-------------------------------------------------------------------*/
Composite::~Composite()
{
std::list<Component*>::iterator iter1, iter2, temp;
for (iter1 = m_ListOfComponent.begin(), iter2 = m_ListOfComponent.end();
iter1 != iter2;
)
{
temp = iter1;
++iter1;
delete (*temp);
}
}
void Composite::Add(Component* pChild)
{
m_ListOfComponent.push_back(pChild);
}
void Composite::Remove(Component* pChild)
{
std::list<Component*>::iterator iter;
iter = find(m_ListOfComponent.begin(), m_ListOfComponent.end(), pChild);
if (m_ListOfComponent.end() != iter)
{
m_ListOfComponent.erase(iter);
}
}
Component* Composite::GetChild(int nIndex)
{
if (nIndex <= 0 || nIndex > m_ListOfComponent.size())
return NULL;
std::list<Component*>::iterator iter1, iter2;
int i;
for (i = 1, iter1 = m_ListOfComponent.begin(), iter2 = m_ListOfComponent.end();
iter1 != iter2;
++iter1, ++i)
{
if (i == nIndex)
break;
}
return *iter1;
}
void Composite::Operation()
{
std::cout << "Operation by Composite\n";
std::list<Component*>::iterator iter1, iter2;
for (iter1 = m_ListOfComponent.begin(), iter2 = m_ListOfComponent.end();
iter1 != iter2;
++iter1)
{
(*iter1)->Operation();
}
}
3)Main.cpp
#include "Composite.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
Leaf *pLeaf1 = new Leaf();
Leaf *pLeaf2 = new Leaf();
Composite* pComposite = new Composite;
pComposite->Add(pLeaf1);
pComposite->Add(pLeaf2);
pComposite->Operation();
pComposite->GetChild(2)->Operation();
delete pComposite;
system("pause");
return 0;
}


九、Decorator模式
解析:
Decorator的派生类可以为ConcreateComponent类的对象动态的添加职责,或者可以这么说:Decorator的派生类装饰ConcreateComponent类的对象.具体是这么实现的,首先初始化一个ConcreateComponent类的对象(被装饰者),采用这个对象去生成一个Decorator对象(装饰者),之后对Operation函数的调用则是对这个Decorator对象成员函数的多态调用.这里的实现要点是Decorator类和ConcreateComponent类都继承自Component,从而两者的接口函数是一致的;其次,Decorator维护了一个指向Component的指针,从而可以实现对Component::Operation函数的动态调用.
1)Decorator.h
// 抽象基类,定义一个对象接口,可以为这个接口动态的添加职责.
class Component
{
public:
Component(){}
virtual ~Component(){}
// 纯虚函数,由派生类实现
virtual void Operation() = 0;
};
// 抽象基类,维护一个指向Component 对象的指针
class Decorator
: public Component
{
public:
Decorator(Component* pComponent) : m_pComponent(pComponent){}
virtual ~Decorator();
protected:
Component* m_pComponent;
};
// 派生自Component,在这里表示需要给它动态添加职责的类
class ConcreateComponent
: public Component
{
public:
ConcreateComponent(){}
virtual ~ConcreateComponent(){}
virtual void Operation();
};
// 派生自Decorator,这里代表为ConcreateComponent动态添加职责的类
class ConcreateDecorator
: public Decorator
{
public:
ConcreateDecorator(Component* pComponent) : Decorator(pComponent){}
virtual ~ConcreateDecorator(){}
virtual void Operation(); //调用原接口，再补充新的行为
private:
void AddedBehavior(); //新增加的行为
};
2)Decorator.cpp
#include "Decorator.h"
#include <iostream>
Decorator::~Decorator()
{
delete m_pComponent;
m_pComponent = NULL;
}
void ConcreateComponent::Operation()
{
std::cout << "Operation of ConcreateComponent\n";
}
void ConcreateDecorator::Operation()
{
m_pComponent->Operation();
AddedBehavior();
}
void ConcreateDecorator::AddedBehavior()
{
std::cout << "AddedBehavior of ConcreateDecorator\n";
}
3)Main.cpp
#include "Decorator.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
// 初始化一个Component对象
Component* pComponent = new ConcreateComponent();
// 采用这个Component对象去初始化一个Decorator对象,
// 这样就可以为这个Component对象动态添加职责
Decorator* pDecorator = new ConcreateDecorator(pComponent);
pDecorator->Operation();
delete pDecorator;
system("pause");
return 0;
}


十、Proxy模式
当直接访问一个实体不方便或不合需求时，为该实体提供一个替代者，以控制对它的访问。代理根据其情况在适当的时候向实际主体转发请求。
远程代理可隐藏实际主体存在的不同地址空间；
虚代理可以实现优化处理，根据要求创建对象；
保护代理，可在访问实际主体时附加必要的处理；
Proxy模式的目的是，需要为应用所构造的对象实例，提供一致的接口，但是不能根据具体对象情况添加或取消某些属性。
Proxy模式中，由实际主体定义关键的功能，而Proxy仅提供对它的访问，它强调一种固定的关系。
解析:
Proxy其实是基于这样一种时常使用到的技术-某个对象直到它真正被使用到的时候才被初始化,在没有使用到的时候就暂时用Proxy作一个占位符.这个模式实现的要点就是Proxy和RealSubject都继承自Subject,这样保证了两个的接口都是一致的.
1)Proxy.h
// 定义了Proxy和RealSubject的公有接口,
// 这样就可以在任何需要使用到RealSubject的地方都使用Proxy.
class Subject
{
public:
Subject(){}
virtual ~Subject(){}
virtual void Request() = 0;
};
// 真正使用的实体
class RealSubject
: public Subject
{
public:
RealSubject();
virtual ~RealSubject(){}
virtual void Request(); //提供实际功能
};
// 代理类,含有一个指向RealSubject对象的指针
class Proxy
: public Subject
{
public:
Proxy();
virtual ~Proxy();
virtual void Request(); //第一次被调用时内部生成RealSubject对象并调用其功能
private:
RealSubject* m_pRealSubject;
};
2)Proxy.cpp
#include "Proxy.h"
#include <iostream>
RealSubject::RealSubject()
{
std::cout << "Constructing a RealSubject\n";
}
void RealSubject::Request()
{
std::cout << "Request By RealSubject\n";
}
Proxy::Proxy()
: m_pRealSubject(NULL)
{
std::cout << "Constructing a Proxy\n";
}
Proxy::~Proxy()
{
delete m_pRealSubject;
m_pRealSubject = NULL;
}
void Proxy::Request()
{
// 需要使用RealSubject 的时候才去初始化
if (NULL == m_pRealSubject)
{
std::cout << "Request By Proxy\n";
m_pRealSubject = new RealSubject();
}
m_pRealSubject->Request();
}
3)Main.cpp
#include "Proxy.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
Subject* pProxy = new Proxy();
pProxy->Request();
delete pProxy;
system("pause");
return 0;
}


十一、Template Method模型
解析:
TemplateMethod 的关键在于在基类中定义了一个算法的轮廓,但是算法每一步具体的实现留给了派生类.但是这样也会造成设计的灵活性不高的缺点,因为轮廓已经定下来了要想改变就比较难了,这也是为什么优先采用聚合而不是继承的原因.
1)TemplateMethod.h
// 抽象基类,定义算法的轮廓
class AbstractClass
{
public:
AbstractClass(){}
virtual ~AbstractClass(){}
// 这个函数中定义了算法的轮廓
void TemplateMethod(); //使用PrimitiveOperation()来组装算法
protected:
// 纯虚函数,由派生类实现之
virtual void PrimitiveOperation1() = 0; //算法中的各个步骤或部分
virtual void PrimitiveOperation2() = 0;
};
// 继承自AbstractClass,实现算法
class ConcreateClass
: public AbstractClass
{
public:
ConcreateClass(){}
virtual ~ConcreateClass(){}
protected:
virtual void PrimitiveOperation1();
virtual void PrimitiveOperation2();
};
2)TemplateMethod.cpp
#include "TemplateMethod.h"
#include <iostream>
void AbstractClass::TemplateMethod()
{
PrimitiveOperation1();
PrimitiveOperation2();
}
void ConcreateClass::PrimitiveOperation1()
{
std::cout << "PrimitiveOperation1 by ConcreateClass\n";
}
void ConcreateClass::PrimitiveOperation2()
{
std::cout << "PrimitiveOperation2 by ConcreateClass\n";
}
3)Main.cpp
#include "TemplateMethod.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
AbstractClass* pConcreateClass = new ConcreateClass;
pConcreateClass->TemplateMethod();
delete pConcreateClass;
system("pause");
return 0;
}


十二、ChainOfResponsibility模式
当应用提交请求时，请求沿着链传递，直到一个ConcreteHandler对象负责处理为止。
降低耦合。请求对象不用知道哪个对象处理请求，链中的对象也不用知道链的结构。
提高灵活性。可以在运行时对链进行动态增加或改变处理责任。
并不保证请求被接收处理；
解析:
这个模式把可以处理一个请求的对象以链的形式连在了一起,让这些对象都有处理请求的机会.好比原来看古装电视中经常看到皇宫中召见某人的时候,太监们(可以处理一个请求的对象)就会依次的喊:传XX...这样一直下去直到找到这个人为止.ChainOfResponsibility模式也是这样的处理请求的,如果有后续的对象可以处理,那么传给后续的对象处理,否则就自己处理请求.这样的设计把请求的发送者和请求这种的处理者解耦了,好比发号的皇帝不知道到底是哪个太监最后会找到他要找到的人一般,只管发出命令就OK了.
1)ChainOfResponsibility.h
#include <stdio.h>
// 抽象基类,定义一个处理请求的接口
class Handler
{
public:
Handler(Handler *pSuccessor = NULL);
virtual ~Handler();
// 纯虚函数,由派生类实现
virtual void HandleRequset() = 0; //每个子类实现一种不同请求的处理
protected:
Handler* m_pSuccessor;
};
class ConcreateHandler1
: public Handler
{
public:
ConcreateHandler1(Handler *pSuccessor = NULL) : Handler(pSuccessor){}
virtual ~ConcreateHandler1(){}
virtual void HandleRequset();
};
class ConcreateHandler2
: public Handler
{
public:
ConcreateHandler2(Handler *pSuccessor = NULL) : Handler(pSuccessor){}
virtual ~ConcreateHandler2(){}
virtual void HandleRequset();
};
2)ChainOfResponsibility.cpp
#include "ChainOfResponsibility.h"
#include <iostream>
Handler::Handler(Handler *pSuccessor /* = NULL*/)
: m_pSuccessor(pSuccessor)
{
}
Handler::~Handler()
{
delete m_pSuccessor;
m_pSuccessor = NULL;
}
void ConcreateHandler1::HandleRequset()
{
if (NULL != m_pSuccessor)
{
m_pSuccessor->HandleRequset();
}
else
{
std::cout << "HandleRequset by ConcreateHandler1\n";
}
}
void ConcreateHandler2::HandleRequset()
{
if (NULL != m_pSuccessor)
{
m_pSuccessor->HandleRequset();
}
else
{
std::cout << "HandleRequset by ConcreateHandler2\n";
}
}
3)Main.cpp
#include "ChainOfResponsibility.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
Handler *p1 = new ConcreateHandler1();
Handler *p2 = new ConcreateHandler2(p1);
p2->HandleRequset();
delete p2;
system("pause");
return 0;
}


十三、FlyWeight模式
解析:
Flyweight模式在大量使用一些可以被共享的对象的时候经常使用.比如,在QQ聊天的时候很多时候你懒得回复又不得不回复的时候,一般会用一些客套的话语敷衍别人,如"呵呵","好的"等等之类的,这些简单的答复其实每个人都是提前定义好的,在使用的时候才调用出来.Flyweight就是基于解决这种问题的思路而产生的,当需要一个可以在其它地方共享使用的对象的时候,先去查询是否已经存在了同样的对象,如果没有就生成之有的话就直接使用.因此,Flyweight模式和Factory模式也经常混用.
1)Flyweight.h
#include <string>
#include <list>
typedef std::string STATE;
class Flyweight //目标对象的抽象类，子类分为共享对象类和非可共享对象类
{
public:
virtual ~Flyweight(){}
STATE GetIntrinsicState();
virtual void Operation(STATE& ExtrinsicState) = 0;
protected:
Flyweight(const STATE& state)
:m_State(state)
{
}
private:
STATE m_State; //标志，区分不同的共享对象
};
class FlyweightFactory //工厂类
{
public:
FlyweightFactory(){}
~FlyweightFactory();
Flyweight* GetFlyweight(const STATE& key); //查找是否已有此对象，没有则创建
private:
std::list<Flyweight*> m_listFlyweight; //保存共享对象列表
};
class ConcreateFlyweight //共享对象类
: public Flyweight
{
public:
ConcreateFlyweight(const STATE& state)
: Flyweight(state)
{
}
virtual ~ConcreateFlyweight(){}
virtual void Operation(STATE& ExtrinsicState);
};
2)Flyweight.cpp
#include "FlyWeight.h"
#include <iostream>
inline STATE Flyweight::GetIntrinsicState()
{
return m_State;
}
FlyweightFactory::~FlyweightFactory()
{
std::list<Flyweight*>::iterator iter1, iter2, temp;
for (iter1 = m_listFlyweight.begin(), iter2 = m_listFlyweight.end();
iter1 != iter2;
)
{
temp = iter1;
++iter1;
delete (*temp);
}
m_listFlyweight.clear();
}
Flyweight* FlyweightFactory::GetFlyweight(const STATE& key)
{
std::list<Flyweight*>::iterator iter1, iter2;
for (iter1 = m_listFlyweight.begin(), iter2 = m_listFlyweight.end();
iter1 != iter2;
++iter1)
{
if ((*iter1)->GetIntrinsicState() == key)
{
std::cout << "The Flyweight:" << key << " already exits"<< std::endl;
return (*iter1);
}
}
std::cout << "Creating a new Flyweight:" << key << std::endl;
Flyweight* flyweight = new ConcreateFlyweight(key);
m_listFlyweight.push_back(flyweight);
}
void ConcreateFlyweight::Operation(STATE& ExtrinsicState)
{
}
3)Main.cpp
#include "FlyWeight.h"
int main()
{
FlyweightFactory flyweightfactory;
flyweightfactory.GetFlyweight("hello");
flyweightfactory.GetFlyweight("world");
flyweightfactory.GetFlyweight("hello");
system("pause");
return 0;
}


十四、Command模式
Comnand模式的思想是把命令封装在一个类中,就是这里的Command基类,同时把接收对象也封装在一个类中就是这里的Receiver类中,由调用这个命令的类也就是这里的Invoker类来调用.其实,如果弄清楚了Command模式的原理,就会发现其实它和注册回调函数的原理是很相似的,而在面向过程的设计中的回调函数其实和这里的Command类的作用是一致的.采用Command模式解耦了命令的发出者和命令的执行者.
1)Command.h
class Command //封装了命令类的抽象基类
{
public:
virtual ~Command() {}
virtual void Execute() = 0;
};
class Receiver //封装命令的动作对象等
{
public:
void Action(); //实现命令中的操作或动作
};
class Invoker //命令执行者
{
public:
Invoker(Command *pCommand);
~Invoker();
void Invoke(); //执行具体的命令
private:
Command *m_pCommand;
};
class ConcreateComand //封装具体的命令
: public Command
{
public:
ConcreateComand(Receiver* pReceiver);
virtual ~ConcreateComand();
virtual void Execute(); //实现具体命令的执行
private:
Receiver* m_pReceiver;
};
2)Command.cpp
#include "Command.h"
#include <iostream>
void Receiver::Action()
{
std::cout << "Receiver Action\n";
}
Invoker::Invoker(Command *pCommand)
: m_pCommand(pCommand)
{
}
Invoker::~Invoker()
{
delete m_pCommand;
m_pCommand = NULL;
}
void Invoker::Invoke()
{
if (NULL != m_pCommand)
{
m_pCommand->Execute();
}
}
ConcreateComand::ConcreateComand(Receiver* pReceiver)
: m_pReceiver(pReceiver)
{
}
ConcreateComand::~ConcreateComand()
{
delete m_pReceiver;
m_pReceiver = NULL;
}
void ConcreateComand::Execute()
{
if (NULL != m_pReceiver)
{
m_pReceiver->Action();
}
std::cout << "Execute by ConcreateComand\n";
}
3)Main.cpp
#include "Command.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
Receiver* pReceiver = new Receiver();
Command* pCommand = new ConcreateComand(pReceiver);
Invoker* pInvoker = new Invoker(pCommand);
pInvoker->Invoke();
delete pInvoker;
system("pause");
return 0;
}


十五、Observer模式
Observer模式可以独立改变目标和观察者，可以单独复用目标对象而不用同时复用其观察者。反之亦然，可以在不改变目标的前提下改变观察者。
支持广播通信，与通常的请求发送不同，目标发送通知不需要指定接收者，通知被自动广播给所有已向目标对象登记的观察者，对于是否处理通知，完全取决与观察者。这样任何时刻增加和删除观察者都是自由的。
会有意外的更新。因为观察者不知道其他观察者的存在，可能会引起不该更新的操作，因此需要更复杂的更新协议。
解析:
Observer模式定义的是一种一对多的关系,这里的一就是图中的Subject类,而多则是Obesrver类,当Subject类的状态发生变化的时候通知与之对应的Obesrver类们也去相应的更新状态,同时支持动态的添加和删除Observer对象的功能.Obesrver模式的实现要点是,第一一般subject类都是采用链表等容器来存放Observer对象,第二抽取出Observer对象的一些公共的属性形成Observer基类,而Subject中保存的则是Observer类对象的指针,这样就使Subject和具体的Observer实现了解耦,也就是Subject不需要去关心到底是哪个Observer对放进了自己的容器中.生活中有很多例子可以看做是Observer模式的运用,比方说,一个班有一个班主任(Subject),他管理手下的一帮学生(Observer),当班里有一些事情发生需要通知学生的时候,班主任要做的不是逐个学生挨个的通知而是把学生召集起来一起通知,实现了班主任和具体学生的关系解耦.
1)Observer.h
#include <list>
typedef int STATE;
class Observer;
// Subject 抽象基类,只需要知道Observer基类的声明就可以了
class Subject
{
public:
Subject() : m_nSubjectState(-1){}
virtual ~Subject();
void Notify(); // 通知对象改变状态
void Attach(Observer *pObserver); // 新增对象
void Detach(Observer *pObserver); // 删除对象
// 虚函数,提供默认的实现,派生类可以自己实现来覆盖基类的实现
virtual void SetState(STATE nState); // 设置状态
virtual STATE GetState(); // 得到状态
protected:
STATE m_nSubjectState; // 模拟保存Subject状态的变量
std::list<Observer*> m_ListObserver; // 保存Observer指针的链表
};
// Observer抽象基类
class Observer
{
public:
Observer() : m_nObserverState(-1){}
virtual ~Observer(){}
// 纯虚函数,各个派生类可能有不同的实现
// 通知Observer状态发生了变化
virtual void Update(Subject* pSubject) = 0;
protected:
STATE m_nObserverState; // 模拟保存Observer状态的变量
};
//派生在Subject类的ConcreateSubject类
class ConcreateSubject
: public Subject
{
public:
ConcreateSubject() : Subject(){}
virtual ~ConcreateSubject(){}
// 派生类自己实现来覆盖基类的实现
virtual void SetState(STATE nState); // 设置状态
virtual STATE GetState(); // 得到状态
};
//派生自Observer的ConcreateObserver类
class ConcreateObserver
: public Observer
{
public:
ConcreateObserver() : Observer(){}
virtual ~ConcreateObserver(){}
// 虚函数,实现基类提供的接口
virtual void Update(Subject* pSubject);
};
2)Observer.cpp
#include "Observer.h"
#include <iostream>
#include <algorithm>
/* --------------------------------------------------------------------
| Subject 类成员函数的实现
|
----------------------------------------------------------------------*/
void Subject::Attach(Observer *pObserver)
{
std::cout << "Attach an Observer\n";
m_ListObserver.push_back(pObserver);
}
void Subject::Detach(Observer *pObserver)
{
std::list<Observer*>::iterator iter;
iter = std::find(m_ListObserver.begin(), m_ListObserver.end(), pObserver);
if (m_ListObserver.end() != iter)
{
m_ListObserver.erase(iter);
}
std::cout << "Detach an Observer\n";
}
void Subject::Notify()
{
std::cout << "Notify Observers's State\n";
std::list<Observer*>::iterator iter1, iter2;
for (iter1 = m_ListObserver.begin(), iter2 = m_ListObserver.end();
iter1 != iter2;
++iter1)
{
(*iter1)->Update(this);
}
}
void Subject::SetState(STATE nState)
{
std::cout << "SetState By Subject\n";
m_nSubjectState = nState;
}
STATE Subject::GetState()
{
std::cout << "GetState By Subject\n";
return m_nSubjectState;
}
Subject::~Subject()
{
std::list<Observer*>::iterator iter1, iter2, temp;
for (iter1 = m_ListObserver.begin(), iter2 = m_ListObserver.end();
iter1 != iter2;
)
{
temp = iter1;
++iter1;
delete (*temp);
}
m_ListObserver.clear();
}
/* --------------------------------------------------------------------
| ConcreateSubject类成员函数的实现
|
----------------------------------------------------------------------*/
void ConcreateSubject::SetState(STATE nState)
{
std::cout << "SetState By ConcreateSubject\n";
m_nSubjectState = nState;
}
STATE ConcreateSubject::GetState()
{
std::cout << "GetState By ConcreateSubject\n";
return m_nSubjectState;
}
/* --------------------------------------------------------------------
| ConcreateObserver类成员函数的实现
|
----------------------------------------------------------------------*/
void ConcreateObserver::Update(Subject* pSubject)
{
if (NULL == pSubject)
return;
m_nObserverState = pSubject->GetState();
std::cout << "The ObeserverState is " << m_nObserverState << std::endl;
}
3)Main.cpp
#include "Observer.h"
#include <iostream>
int main()
{
Observer *p1 = new ConcreateObserver;
Observer *p2 = new ConcreateObserver;
Subject* p = new ConcreateSubject;
p->Attach(p1);
p->Attach(p2);
p->SetState(4);
p->Notify();
p->Detach(p1);
p->SetState(10);
p->Notify();
delete p;
system("pause");
return 0;
}


十六、Strategy模式
策略Strategy类提供了可重用的算法或行为。
将算法或行为封装在Strategy类中，可以独立于Context改变它。
解析:
简而言之一句话,Strategy模式是对算法的封装.处理一个问题的时候可能有多种算法,这些算法的接口(输入参数,输出参数等)都是一致的,那么可以考虑采用Strategy模式对这些算法进行封装,在基类中定义一个函数接口就可以了.
1)Strategy.h
class Strategy;
class Context //拥有资源，调用算法的类
{
public:
Context(Strategy *pStrategy);
~Context();
void ContextInterface();
private:
Strategy* m_pStrategy;
};
class Strategy //实现算法的抽象基类
{
public:
virtual ~Strategy(){}
virtual void AlgorithmInterface() = 0; //调用算法的统一接口，由子类实现代码
};
class ConcreateStrategyA //具体算法的实现类
: public Strategy
{
public:
virtual ~ConcreateStrategyA(){}
virtual void AlgorithmInterface(); //具体算法的实现
};
2)Strategy.cpp
#include <iostream>
#include "Strategy.h"
Context::Context(Strategy *pStrategy)
: m_pStrategy(pStrategy)
{
}
Context::~Context()
{
delete m_pStrategy;
m_pStrategy = NULL;
}
void Context::ContextInterface()
{
if (NULL != m_pStrategy)
{
m_pStrategy->AlgorithmInterface();
}
}
void ConcreateStrategyA::AlgorithmInterface()
{
std::cout << "AlgorithmInterface Implemented by ConcreateStrategyA\n";
}
3)Main.cpp
#include "Strategy.h"
int main()
{
Strategy* pStrategy = new ConcreateStrategyA();
Context* pContext = new Context(pStrategy);
pContext->ContextInterface();
delete pContext;
return 0;
}


十七、State模式
将与特定状态相关的行为局部化，将不同的行为分割开，每个特定状态所相关的行为被封装在一个独立的类中，这样，可以通过定义新的子类，来增加状态的方式转换。
使状态转换显式化，对不同的状态设立独立的对象，使状态转换明确。同时，由于状态转换操作的原子性，可保证状态的一致性。
解析:
State模式主要解决的是在开发中时常遇到的根据不同的状态需要进行不同的处理操作的问题,而这样的问题,大部分人是采用switch-case语句进行处理的,这样会造成一个问题:分支过多,而且如果加入一个新的状态就需要对原来的代码进行编译.State模式采用了对这些不同的状态进行封装的方式处理这类问题,当状态改变的时候进行处理然后再切换到另一种状态,也就是说把状态的切换责任交给了具体的状态类去负责.同时,State模式和Strategy模式在图示上有很多相似的地方,需要说明的是两者的思想都是一致的,只不过封装的东西不同:State模式封装的是不同的状态,而Stategy模式封装的是不同的算法.
1)State.h
class State;
class Context //调用状态类的类
{
public:
Context(State* pState);
~Context();
void Request(); //执行在目前状态下的处理
void ChangeState(State *pState); //改变至下一个状态，由状态类的Handle函数调用
private:
State *m_pState;
};
class State //状态类的抽象基类
{
public:
virtual ~State(){}
virtual void Handle(Context* pContext) = 0; //不同状态时的不同处理，由子类具体实现；需要切换至其他状态时调用pContext的ChangeState函数
};
class ConcreateStateA //一个具体的状态类
: public State
{
public:
void Handle(Context* pContext);
};
class ConcreateStateB //另一个具体的状态类
: public State
{
public:
void Handle(Context* pContext);
};
2)State.cpp
#include "State.h"
#include <iostream>
Context::Context(State* pState)
: m_pState(pState)
{
}
Context::~Context()
{
delete m_pState;
m_pState = NULL;
}
void Context::Request()
{
if (NULL != m_pState)
{
m_pState->Handle(this);
}
}
void Context::ChangeState(State *pState)
{
if (NULL != m_pState)
{
delete m_pState;
m_pState = NULL;
}
m_pState = pState;
}
void ConcreateStateA::Handle(Context* pContext)
{
std::cout << "Handle by ConcreateStateA\n";
if (NULL != pContext)
{
pContext->ChangeState(new ConcreateStateB());
}
}
void ConcreateStateB::Handle(Context* pContext)
{
std::cout << "Handle by ConcreateStateB\n";
if (NULL != pContext)
{
pContext->ChangeState(new ConcreateStateA());
}
}
3)Main.cpp
#include "State.h"
int main()
{
State *pState = new ConcreateStateA();
Context *pContext = new Context(pState);
pContext->Request();
pContext->Request();
pContext->Request();
delete pContext;
return 0;
}


十八、Iterator模式
每个不同的具体循环器，支持以不同的方式遍历一个聚合实体群。
循环器可简化聚合的操作接口，因为有了循环器的遍历操作接口，不再需要聚合操作接口了。
该模式可以在同一个聚合上完成多种的遍历操作。
解析:
Iterator几乎是大部分人在初学C++的时候就无意之中接触到的第一种设计模式,因为在STL之中,所有的容器类都有与之相关的迭代器.以前初学STL的时候,时常在看到讲述迭代器作用的时候是这么说的:提供一种方式,使得算法和容器可以独立的变化,而且在访问容器对象的时候不必暴露容器的内部细节,具体是怎么做到这一点的呢?在STL的实现中,所有的迭代器(Iterator)都必须遵照一套规范,这套规范里面定义了几种类型的名称,比如对象的名称,指向对象的指针的名称,指向对象的引用的名称....等等,当新生成一个容器的时候与之对应的Iterator都要遵守这个规范里面所定义的名称,这样在外部看来虽然里面的实现细节不一样,但是作用(也就是对外的表象)都是一样的,通过某个名称可以得到容器包含的对象,通过某个名称可以得到容器包含的对象的指针等等的.而且,采用这个模式把访问容器的重任都交给了具体的iterator类中.于是,在使用Iterator来访问容器对象的算法不需要知道需要处理的是什么容器,只需要遵守事先约定好的Iterator的规范就可以了;而对于各个容器类而言,不管内部的事先如何,是树还是链表还是数组,只需要对外的接口也遵守Iterator的标准,这样算法(Iterator的使用者)和容器(Iterator的提供者)就能很好的进行合作,而且不必关
心对方是如何事先的,简而言之,Iterator就是算法和容器之间的一座桥梁.
1)Iterator.h
typedef int DATA;
class Iterater;
// 容器的抽象基类，容器需要提供一些已经被规范规定好的基本操作
class Aggregate
{
public:
virtual ~Aggregate(){}
virtual Iterater* CreateIterater(Aggregate *pAggregate) = 0;
virtual int GetSize() = 0;
virtual DATA GetItem(int nIndex) = 0;
};
// 迭代器的抽象基类，迭代器使用容器的基本操作提供更强的功能如遍历，并对外提供规范规定好的一致接口
class Iterater
{
public:
virtual ~Iterater(){}
virtual void First() = 0;
virtual void Next() = 0;
virtual bool IsDone() = 0;
virtual DATA CurrentItem() = 0;
private:
};
// 一个具体的容器类,这里是用数组表示
class ConcreateAggregate
: public Aggregate
{
public:
ConcreateAggregate(int nSize);
virtual ~ConcreateAggregate();
virtual Iterater* CreateIterater(Aggregate *pAggregate);
virtual int GetSize();
virtual DATA GetItem(int nIndex);
private:
int m_nSize;
DATA *m_pData;
};
// 访问ConcreateAggregate容器类的迭代器类
class ConcreateIterater
: public Iterater
{
public:
ConcreateIterater(Aggregate* pAggregate);
virtual ~ConcreateIterater(){}
virtual void First();
virtual void Next();
virtual bool IsDone();
virtual DATA CurrentItem();
private:
Aggregate *m_pConcreateAggregate;
int m_nIndex;
};
2)Iterator.cpp
#include <iostream>
#include "Iterator.h"
ConcreateAggregate::ConcreateAggregate(int nSize)
: m_nSize(nSize)
, m_pData(NULL)
{
m_pData = new DATA[m_nSize];
for (int i = 0; i < nSize; ++i)
{
m_pData[i] = i;
}
}
ConcreateAggregate::~ConcreateAggregate()
{
delete [] m_pData;
m_pData = NULL;
}
Iterater* ConcreateAggregate::CreateIterater(Aggregate *pAggregate)
{
return new ConcreateIterater(this);
}
int ConcreateAggregate::GetSize()
{
return m_nSize;
}
DATA ConcreateAggregate::GetItem(int nIndex)
{
if (nIndex < m_nSize)
{
return m_pData[nIndex];
}
else
{
return -1;
}
}
ConcreateIterater::ConcreateIterater(Aggregate* pAggregate)
: m_pConcreateAggregate(pAggregate)
, m_nIndex(0)
{
}
void ConcreateIterater::First()
{
m_nIndex = 0;
}
void ConcreateIterater::Next()
{
if (m_nIndex < m_pConcreateAggregate->GetSize())
{
++m_nIndex;
}
}
bool ConcreateIterater::IsDone()
{
return m_nIndex == m_pConcreateAggregate->GetSize();
}
DATA ConcreateIterater::CurrentItem()
{
return m_pConcreateAggregate->GetItem(m_nIndex);
}
3_Main.cpp
#include "Iterator.h"
#include <iostream>
int main()
{
Aggregate* pAggregate = new ConcreateAggregate(4);
Iterater* pIterater = new ConcreateIterater(pAggregate);
for (; false == pIterater->IsDone(); pIterater->Next())
{
std::cout << pIterater->CurrentItem() << std::endl;
}
return 0;
}


十九、Memento模式
解析:
Memento模式中封装的是需要保存的状态,当需要恢复的时候才取出来进行恢复.原理很简单,实现的时候需要注意一个地方:窄接口和宽接口.所谓的宽接口就是一般意义上的接口,把对外的接口作为public成员;而窄接口反之,把接口作为private成员,而把需要访问这些接口函数的类作为这个类的友元类,也就是说接口只暴露给了对这些接口感兴趣的类,而不是暴露在外部.下面的实现就是窄实现的方法来实现的.
1)Memento.h
#include <string>
typedef std::string State;
class Memento;
class Originator //需要保存状态的类
{
public:
Originator(const State& rState);
Originator();
~Originator();
Memento* CreateMemento(); //以当前状态为初始值创建Memento状态类
void SetMemento(Memento* pMemento);
State GetState();
void SetState(const State& rState);
void RestoreState(Memento* pMemento); //从pMemento中恢复备份状态
void PrintState();
private:
State m_State;
};
// 把Memento的接口函数都设置为私有的,而Originator是它的友元,
// 这样保证了只有Originator可以对其访问
class Memento //为Originator类保存它的状态
{
private:
friend class Originator;
Memento(const State& rState); //构造函数是私有的，所以只能使用Originator的CreateMemento()函数来创建
void SetState(const State& rState); //备份当前状态的函数
State GetState(); //恢复备份状态的函数
State m_State; //备份的状态
};
2)Memento.cpp
#include "Memento.h"
#include <iostream>
Originator::Originator()
{
}
Originator::Originator(const State& rState)
: m_State(rState)
{
}
Originator::~Originator()
{
}
State Originator::GetState()
{
return m_State;
}
void Originator::SetState(const State& rState)
{
m_State = rState;
}
Memento* Originator::CreateMemento()
{
return new Memento(m_State);
}
void Originator::RestoreState(Memento* pMemento)
{
if (NULL != pMemento)
{
m_State = pMemento->GetState();
}
}
void Originator::PrintState()
{
std::cout << "State = " << m_State << std::endl;
}
Memento::Memento(const State& rState)
: m_State(rState)
{
}
State Memento::GetState()
{
return m_State;
}
void Memento::SetState(const State& rState)
{
m_State = rState;
}
3)Main.cpp
#include "Memento.h"
int main()
{
// 创建一个原发器
Originator* pOriginator = new Originator("old state");
pOriginator->PrintState();
// 创建一个备忘录存放这个原发器的状态
Memento *pMemento = pOriginator->CreateMemento();
// 更改原发器的状态
pOriginator->SetState("new state");
pOriginator->PrintState();
// 通过备忘录把原发器的状态还原到之前的状态
pOriginator->RestoreState(pMemento);
pOriginator->PrintState();
delete pOriginator;
delete pMemento;
return 0;
}


二十、Visitor模式
解析:
Visitor模式把对结点的访问封装成一个抽象基类,通过派生出不同的类生成新的访问方式.在实现的时候,在visitor抽象基类中声明了对所有不同结点进行访问的接口函数,如图中的VisitConcreateElementA函数等,这样也造成了Visitor模式的一个缺陷--新加入一个结点的时候都要添加Visitor中的对其进行访问接口函数,这样使得所有的Visitor及其派生类都要重新编译了,也就是说Visitor模式一个缺点就是添加新的结点十分困难.另外,还需要指出的是Visitor模式采用了所谓的"双重分派"的技术,拿上图来作为例子,要对某一个结点进行访问,首先需要产生一个Element的派生类对象,其次要传入一个Visitor类派生类对象来调用对应的Accept函数,也就是说,到底对哪种Element采用哪种Visitor访问,需要两次动态绑定才可以确定下来,具体的实现可以参考下面实现代码中的Main.cpp部分是如何调用这些类的.
1)Visitor.h
class Visitor;
class Element //通过调用Visitor类来访问结点的抽象基类
{
public:
virtual ~Element(){}
virtual void Accept(Visitor &rVisitor) = 0;
protected:
Element(){}
};
class ConcreateElementA //访问具体某个结点的Element子类
: public Element
{
public:
virtual ~ConcreateElementA() {}
virtual void Accept(Visitor &rVisitor);
};
class ConcreateElementB //访问具体某个结点的Element子类
: public Element
{
public:
virtual ~ConcreateElementB() {}
virtual void Accept(Visitor &rVisitor);
};
class Visitor //封装了访问所有结点的接口的抽象基类
{
public:
virtual ~Visitor(){}
virtual void VisitConcreateElementA(ConcreateElementA *pConcreateElement
A) = 0;
virtual void VisitConcreateElementB(ConcreateElementB *pConcreateElement
B) = 0;
protected:
Visitor(){}
};
class ConcreateVisitorA //具体实现了不同形式的访问接口的Visitor子类
: public Visitor
{
public:
virtual ~ConcreateVisitorA(){}
virtual void VisitConcreateElementA(ConcreateElementA *pConcreateElement
A);
virtual void VisitConcreateElementB(ConcreateElementB *pConcreateElement
B);
};
class ConcreateVisitorB //具体实现了不同形式的访问接口的Visitor子类
: public Visitor
{
public:
virtual ~ConcreateVisitorB(){}
virtual void VisitConcreateElementA(ConcreateElementA *pConcreateElement
A);
virtual void VisitConcreateElementB(ConcreateElementB *pConcreateElement
B);
};
2)Visitor.cpp
#include "Visitor.h"
#include <iostream>
void ConcreateElementA::Accept(Visitor &rVisitor)
{
rVisitor.VisitConcreateElementA(this);
}
void ConcreateElementB::Accept(Visitor &rVisitor)
{
rVisitor.VisitConcreateElementB(this);
}
void ConcreateVisitorA::VisitConcreateElementA(ConcreateElementA *pConcreat
eElementA)
{
std::cout << "VisitConcreateElementA By ConcreateVisitorA\n";
}
void ConcreateVisitorA::VisitConcreateElementB(ConcreateElementB *pConcreat
eElementA)
{
std::cout << "VisitConcreateElementB By ConcreateVisitorA\n";
}
void ConcreateVisitorB::VisitConcreateElementA(ConcreateElementA *pConcreat
eElementA)
{
std::cout << "VisitConcreateElementA By ConcreateVisitorB\n";
}
void ConcreateVisitorB::VisitConcreateElementB(ConcreateElementB *pConcreat
eElementA)
{
std::cout << "VisitConcreateElementB By ConcreateVisitorB\n";
}
3)Main.cpp
#include "Visitor.h"
int main()
{
Visitor *pVisitorA = new ConcreateVisitorA();
Element *pElement = new ConcreateElementA();
pElement->Accept(*pVisitorA);
delete pElement;
delete pVisitorA;
return 0;
}


二十一、Facade模式
为子系统中的一组接口提供一个一致的界面， Facade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。 
二十二、Interpreter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, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。 
二十三、Mediator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。