C++实现23种设计模式及其分类介绍

资源摘要信息:"23种设计模式的C++实现"汇集了软件设计领域中最为经典和常用的设计模式的C++实现。设计模式旨在解决软件开发中的常见问题，并提供了一种清晰的方案来组织代码和对象。按照其目的和用途，设计模式通常被分为创建型模式、结构型模式、行为型模式三大类。此外，还有一些不属于这三大类的特殊模式，例如并发型模式和线程池模式。本资源将对这23种设计模式进行概括性介绍，并提供相应的C++实现示例。 创建型模式涉及对象创建机制，它能够提高代码的灵活性和重用性。该类别中包括： 1. 单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。在C++中，这通常通过私有构造函数和一个静态成员来实现。 2. 原型模式：允许复制一个对象，而不需要了解它的具体实现细节。该模式通常使用克隆（clone）方法来实现对象的复制。 3. 工厂方法模式：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。 结构型模式关注类和对象的组合，它描述了如何将类或对象结合在一起形成更大的结构。该类别中包括： 1. 适配器模式：允许将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，使得原本接口不兼容的类可以一起工作。 2. 装饰器模式：动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰器模式比生成子类更为灵活。 3. 代理模式：为其他对象提供一种代理以控制这个对象的访问。代理类和委托类实现相同的接口。 4. 外观模式：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口，客户端程序与抽象接口交互，而不是与子系统复杂的内部实现。 5. 桥接模式：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。 6. 组合模式：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及对象组合。 7. 享元模式：运用共享技术来支持大量细粒度对象的复用，从而降低系统中对象的总数。 行为型模式关注对象之间的通信，主要定义对象之间的职责分工。该类别中包括： 1. 策略模式：定义一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互换。策略模式使得算法可以独立于使用它的客户而变化。 2. 模板方法模式：在一个方法中定义一个算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些特定步骤。 3. 观察者模式：定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。 4. 迭代器模式：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的表示。 5. 责任链模式：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。 6. 命令模式：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；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。 7. 备忘录模式：在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。 8. 状态模式：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。 9. 访问者模式：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。 10. 中介者模式：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。 11. 解释器模式：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，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。 并发型模式和线程池模式是针对并发设计的特殊模式。并发型模式涉及到如何在多线程环境中有效地管理对象的创建和同步，而线程池模式则是一种优化并发程序性能的策略，它预先创建一组线程，并将这些线程作为资源池，以便减少创建线程和销毁线程的开销。 通过学习和运用这些设计模式，开发者可以更好地组织和管理代码，编写出更易于维护、扩展和复用的高质量软件。C++实现这些模式时需要考虑到语言的特性，如内存管理、指针操作、模板和多态等，以确保模式的正确实现并优化性能。