GoF23种设计模式详解与C++实现

"设计模式是面向对象编程领域中一套经过实践证明有效的解决方案模板，它们代表了软件设计中经常出现的问题和解决这些问题的通用方法。本文档详细解析了Gang of Four (GoF) 提出的23种设计模式，并附带了C++实现的源码。" 设计模式是软件工程中的重要概念，它是一种在特定情境下解决常见问题的经验总结，通过定义一组模式，可以提高代码的重用性、灵活性和可维护性。GoF的23种设计模式分为三类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。 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，而无需指定具体的类。 - **AbstractFactory模式**：为创建一组相关的或相互依赖的对象提供一个接口，无需指定具体类。 - **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**：通过复制现有对象来创建新对象，而不是创建新实例。 2. **结构型模式**： - **Bridge模式**：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。 - **Adapter模式**：将两个不兼容的接口适配到一起，使得原本无法一起工作的类可以协同工作。 - **Decorator模式**：动态地给一个对象添加一些额外的职责，可以提供比继承更灵活的扩展功能。 - **Composite模式**：将对象组合成树形结构以表示部分-整体的关系，使用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 - **Flyweight模式**：用于减少内存中的对象数量，通过共享大量细粒度对象来节省内存。 - **Facade模式**：为子系统提供一个统一的接口，使得子系统的复杂性对客户隐藏。 - **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，让它们之间可以互相替换，使算法的变化独立于使用算法的客户。 - **State模式**：允许对象在其内部状态改变时改变其行为，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，使得可以使用不同的请求、队列请求、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**：避免将请求的发送者和接收者耦合在一起，让多个对象都有可能处理这个请求，将这些对象连接成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它为止。 - **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**：给定一种语言，定义它的文法表示，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，可以提高软件开发的效率，降低系统的复杂度，增强代码的可读性和可维护性。同时，结合C++实现的源码，可以帮助开发者更好地理解和应用这些模式。