C++中23种设计模式的解析
设计模式是软件设计中的通用解决方案,可以帮助开发人员解决常见的设计问题。C++中常用的23种设计模式可以分为三大类:创建型、结构型和行为型。以下是对每种模式的解析:
创建型模式
单例模式(Singleton):
确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。通常通过将构造函数设为私有来阻止其他类创建实例。工厂方法模式(Factory Method):
定义一个用于创建对象的接口,但由子类来决定实例化哪一个类。通过创建一个工厂类来负责实例化。抽象工厂模式(Abstract Factory):
提供一个创建一系列相关或依赖对象的接口,而无需指定具体类。允许实现者提供一系列相关产品。生成器模式(Builder):
将一个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。通常用于构建需要多个步骤的对象。原型模式(Prototype):
通过复制现有对象来创建新对象,而不是通过实例化一个类。适用于需要大量相似对象的情况。
结构型模式
适配器模式(Adapter):
将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以协同工作。桥接模式(Bridge):
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。适合希望解耦抽象和具体实现的场景。组合模式(Composite):
允许你将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”层次结构。使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。装饰器模式(Decorator):
动态地给一个对象添加新的职责。在功能上采用子类化的一个灵活替代方案。外观模式(Facade):
为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口,使子系统更加易于使用。享元模式(Flyweight):
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。在对象多而类数量多的情况下,该模式能减少内存使用。代理模式(Proxy):
为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。适用于需要控制对对象的访问或附加职责的情况。
行为型模式
责任链模式(Chain of Responsibility):
使多个对象都有机会处理请求,避免请求的发送者和接受者之间的耦合。将这些对象连成一条链,并沿着这条链传递该请求,直到有对象处理它。命令模式(Command):
将请求封装成对象,使得可以用不同的请求对客户进行参数化。支持请求排队、记录日志、支持撤销等操作。解释器模式(Interpreter):
给定一种语言,定义它的文法表示,并定义一个解释器来处理这些语句。迭代器模式(Iterator):
提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而又不暴露该对象的内部表示。中介者模式(Mediator):
用一个中介对象来封装一系列对象交互。使对象之间不需要显式地相互引用,从而降低耦合度。备忘录模式(Memento):
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,以便以后恢复。观察者模式(Observer):
定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象得到通知并自动更新。状态模式(State):
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其类。策略模式(Strategy):
定义一系列算法,封装每个算法,并使它们可以相互替换。策略模式使得算法可独立于使用它的客户应用程序变化。模板方法模式(Template Method):
在一个方法中定义一个算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中。模板方法模式可以让子类在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。访问者模式(Visitor):
封装一些作用于某种数据结构中的各元素的操作。它可以在不改变数据结构的前提下定义作用于这些元素的新操作。
这些设计模式在不同场景中具有不同的应用,它们帮助开发人员编写更灵活、可维护且易于扩展的代码。通过学习和理解这些设计模式,你可以更好地设计和构建复杂的系统。