本文档深入解析了23种设计模式,涵盖了GoF(Gang of Four)的经典模式,是C++编程领域的重要参考资料。作者以清晰的讲解和实践示例,帮助读者理解并掌握面向对象设计的核心原则。以下是各部分的主要知识点概述:
1. **创建型模式**:
- **Factory模式**:提供一个创建对象的接口,但让子类决定实例化哪个类。这种模式隐藏了对象的创建细节,有利于代码维护和扩展。
- **Abstract Factory模式**:定义一系列相关的工厂方法,每个方法对应一种产品,这样可以避免硬编码产品类名,增强了灵活性。
- **Singleton模式**:确保一个类仅有一个实例,并提供全局访问点,适用于需要控制资源数量的场景。
- **Builder模式**:将复杂对象的构建过程分解为多个步骤,允许用户在构建过程中逐步添加特性。
- **Prototype模式**:通过克隆已有对象来创建新对象,常用于大量相似对象的快速复制。
2. **结构型模式**:
- **Bridge模式**:将抽象和实现分离,使得它们可以独立变化。适用于需求改变时,保持原有接口不变。
- **Adapter模式**:使一个类的行为可以适应另一个类的接口,通常用于解决不兼容的接口问题。
- **Decorator模式**:动态地给一个对象增加功能,可以避免大量子类的产生,提高代码复用性。
- **Composite模式**:组合多个对象表示单个聚合对象,同时保持相同的操作接口。
- **Flyweight模式**:高效地管理大量的细粒度对象,降低内存消耗。
- **Facade模式**:为复杂的系统提供简单的接口,隐藏其实现细节。
- **Proxy模式**:创建一个类来控制对目标对象的访问,可以用于缓存、安全控制或远程调用代理。
3. **行为型模式**:
- **Template Method模式**:定义一个算法骨架,而将一些步骤延迟到子类中实现,支持灵活定制。
- **Strategy模式**:定义一组算法,让它们之间可以互换,使得算法的变化不会影响到使用算法的客户端。
- **State模式**:根据对象的状态改变其行为,提供了一种灵活的方式处理复杂多态。
- **Observer模式**:当对象状态改变时,通知所有依赖它的观察者,适用于发布/订阅模型。
- **Memento模式**:保存一个对象的“快照”,以在需要时恢复其先前的状态,用于控制恢复历史操作。
- **Mediator模式**:定义一个中介者,让各个对象相互通信,降低它们之间的耦合。
- **Command模式**:封装了请求,使得请求可以延迟执行,或者可以改变请求的执行上下文。
- **Visitor模式**:使元素和作用于这些元素的动作分离,提供了更好的代码结构和扩展性。
- **Chain of Responsibility模式**:通过链接多个处理对象,将责任沿着链传递,直到找到能处理的处理对象。
- **Iterator模式**:提供一种方法顺序访问聚合对象的内容,不暴露内部表示,利于数据访问的封装。
- **Interpreter模式**:将一个表达式(如算术表达式)转换为对应结构,然后解释执行它。
通过阅读和实践这些设计模式,开发者能够提升代码的灵活性、可扩展性和可维护性,从而在实际项目中更好地应用面向对象的设计原则。