GoF23种设计模式解析：C++实现与精解

"这篇文章主要介绍了C++实现的23种设计模式，涵盖了创建型、结构型和行为型三大类，并提供了详细的解析和源代码。作者通过引言表达了设计模式在面向对象分析和设计中的重要性，并分享了他在实际开发中的应用体验。" 设计模式是软件工程中的一种最佳实践，它描述了在特定情况下解决常见问题的有效方法。在C++中，设计模式可以帮助开发者写出更加灵活、可维护和可扩展的代码。本文主要讨论了Gang of Four (GoF) 提出的23种设计模式，并且每种模式都配有C++实现的源码。 1. 创建型模式： - **Factory** 模式：提供一个接口来创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们的具体类。 - **Abstract Factory** 模式：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而不必指定它们具体的类。 - **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，使得相同的构建过程可以创建不同的表示。 - **Prototype** 模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。 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。适配器可以让原本不兼容的类可以一起工作。 - **Decorator** 模式：动态地给一个对象添加一些额外的职责。如果为对象添加功能时，装饰模式比继承更加灵活。 - **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。它使得客户端可以统一地处理单个对象和组合对象。 - **Flyweight** 模式：用于减少创建对象的数量，以节约内存，特别是当大量相似对象被创建时。 - **Facade** 模式：为子系统提供一个一致的界面，简化了子系统的访问。 - **Proxy** 模式：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 3. 行为型模式： - **Template Method** 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：定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。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，看起来像是改变了它的类。 - **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。这样以后就可将对象恢复到原先保存的状态。 - **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：将一个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，以及支持可撤销的操作。 - **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各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：避免将处理请求的责任绑死在一个对象上。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有对象处理为止。 - **Iterator** 模式：提供一种方法顺序访问聚合对象中各个元素，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，并且给出一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。 4. 开发中的设计模式应用： - 文章还包含了在实际开发中如何体验和运用设计模式，特别提到了State模式的深入理解和双重分派（Double Dispatch）的概念，以及为何使用设计模式，以Singleton模式为例进行了探讨。 5. 附录： - 最后，文章提供了对设计模式的一些思考，帮助读者更深入地理解设计模式的本质和价值。 通过学习和实践这23种设计模式，开发者能够更好地理解和应用面向对象的设计原则，提高代码质量，使得软件系统更易于维护和扩展。