"设计模式之C++,涵盖了GOF提出的23种设计模式,并提供了C++实现代码。本文档详细解读了每一种模式,旨在帮助读者深入理解和运用这些模式,提升面向对象分析和设计的能力。"
设计模式是软件工程中的一种最佳实践,它们是为了解决常见问题而形成的一套可重用的解决方案模板。Gang of Four (GoF) 在其经典著作《设计模式:可复用面向对象软件的基础》中定义了23种设计模式,这些模式被广泛应用于各种编程语言中,包括C++。
1. **创建型模式**:
- **工厂模式**:提供一个接口用于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。
- **抽象工厂模式**:为创建一系列相关的对象提供一个接口,无需暴露创建细节。
- **单例模式**:确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。
- **建造者模式**: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。
- **原型模式**:通过复制已有对象来创建新对象,避免了直接构造新对象的复杂性。
2. **结构型模式**:
- **桥接模式**:将抽象部分与实现部分分离,使它们可以独立变化。
- **适配器模式**:将两个不兼容的接口转换为一个可以协同工作的接口。
- **装饰器模式**:动态地给对象添加新的职责,扩展其功能,而不会影响到其他对象。
- **组合模式**:允许你将对象组合成树形结构,以表现“整体-部分”关系。
- **享元模式**:减少大量相似对象的创建,通过共享技术来有效支持大量细粒度的对象。
- **外观模式**:为子系统提供一个一致的接口,简化客户端的使用。
- **代理模式**:为对象提供一个代理以控制对该对象的访问。
3. **行为模式**:
- **模板方法模式**:定义一个操作中的算法骨架,而将一些步骤延迟到子类中。
- **策略模式**:定义一系列算法,并将每个算法封装起来,让它们可以互相替换。
- **状态模式**:允许对象在其内部状态改变时改变其行为,看起来像改变了它的类。
- **观察者模式**:定义对象间的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。
- **备忘录模式**: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。
- **中介者模式**:定义一个中介对象来简化原本复杂的对象交互。
- **命令模式**:将请求封装为一个对象,使得你可以使用不同的请求、队列请求、或者记录请求日志。
- **访问者模式**:在不改变对象结构的情况下,增加新的操作。
- **责任链模式**:将请求沿着处理者链进行传递,直到找到能处理该请求的处理者。
- **迭代器模式**: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。
- **解释器模式**:为特定语言提供解析表达式的方式。
4. **在开发中体验设计模式**:
- 描述了如何在实际项目中应用设计模式,以及深入理解某些模式,如State模式和Visitor模式的双分派实现,以及为何使用设计模式的讨论,以Singleton模式为例。
5. **附录**:
- 对设计模式的一些思考和总结,提供进一步的学习和反思。
通过学习和实践这些设计模式,开发者能够更好地组织代码,提高代码的可读性、可维护性和可复用性。设计模式也是面试和评估开发者面向对象设计能力的重要参考。理解并熟练运用设计模式,有助于提升软件开发的专业水平。