GoF 23种设计模式解析:C++实现与源码分享
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更新于2025-01-13
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"该资源是一份详细解析GoF 23种设计模式的文档,结合C++语言进行了实现。文档涵盖了创建型、结构型和行为型三大类设计模式,并提供了相应的源代码链接,旨在帮助读者深入理解和应用设计模式。"
在软件开发中,设计模式是一种在特定场景下解决常见问题的通用解决方案,它代表了经过时间和实践验证的最佳实践。GoF(Gang of Four)的23种设计模式是面向对象设计的经典之作,由Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson和John Vlissides四位作者提出。这些模式分为三大类别:
1. **创建型模式**:
- **Factory模式**:提供一个创建对象的接口,但允许子类决定实例化哪一个类。Factory模式使一个类的实例化延迟到其子类。
- **AbstractFactory模式**:为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个创建接口,而无需指定它们的具体类。
- **Singleton模式**:确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
- **Builder模式**:将复杂对象的构建与其表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
- **Prototype模式**:通过复制已有对象来创建新对象,减少了创建新对象的成本。
2. **结构型模式**:
- **Bridge模式**:将抽象部分与它的实现部分分离,使它们可以独立地变化。
- **Adapter模式**:将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。Adapter模式使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。
- **Decorator模式**:动态地给一个对象添加一些额外的职责。装饰者模式可以为对象提供一种透明且可扩展的方式来添加新的功能,而无需修改原始代码。
- **Composite模式**:将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户可以统一地对待单个对象和对象集合。
- **Flyweight模式**:用于减少创建对象的数量,以提高性能。通过共享大量细粒度对象,减少内存消耗。
- **Facade模式**:为子系统提供一个一致的接口,使得子系统更容易使用。
- **Proxy模式**:为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。
3. **行为型模式**:
- **Template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。使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
- **Strategy模式**:定义一系列的算法,并将每一个算法封装起来,使它们可以互相替换。Strategy模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
- **State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。
- **Observer模式**:定义了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。
- **Memento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,以便以后恢复对象的先前状态。
- **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。
- **Command模式**:将请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志;支持可撤销的操作。
- **Visitor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元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。
- **Chain of Responsibility模式**:避免将处理责任绑定到对象。将请求沿着处理者链进行发送,任何对象都可以处理请求,或者将请求传递给链中的下一个对象。
- **Iterator模式**:提供一种方法顺序访问聚合对象的元素,而又不暴露其底层表示。
- **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的语句。
理解并熟练运用这些设计模式对于提升软件的可维护性、可扩展性和可复用性具有重要意义。通过C++的实现,读者可以更直观地掌握这些模式的实际应用。
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