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C++软件设计模式之组合模式与其他模式的协作举例

news 来源：原创 2025/7/19 23:02:14

组合模式（Composite Pattern）、装饰器模式（Decorator Pattern）、享元模式（Flyweight Pattern）、迭代器模式（Iterator Pattern）和访问者模式（Visitor Pattern）是五种常见的设计模式，它们各自解决不同的问题，但在某些场景下可以相互协作。以下是它们之间的关联以及如何在C++中结合使用这些模式的示例。

组合模式与装饰器模式的关联

组合模式处理对象的层次结构，而装饰器模式处理对象功能的动态扩展。在某些情况下，可以使用装饰器模式来装饰组合模式中的节点，从而在不修改组合结构的情况下扩展其功能。

示例：使用装饰器模式扩展组合模式中的节点
#include <iostream>
#include <vector>// 组合模式部分
class Component {
public:virtual void operation() = 0;virtual ~Component() {}
};class Leaf : public Component {
public:void operation() override {std::cout << "Leaf operation" << std::endl;}
};class Composite : public Component {
public:void add(Component* component) {components.push_back(component);}void operation() override {std::cout << "Composite operation" << std::endl;for (auto& component : components) {component->operation();}}
private:std::vector<Component*> components;
};// 装饰器模式部分
class Decorator : public Component {
protected:Component* component;
public:Decorator(Component* component) : component(component) {}void operation() override {component->operation();}
};class BorderDecorator : public Decorator {
public:BorderDecorator(Component* component) : Decorator(component) {}void operation() override {Decorator::operation();std::cout << "Adding border" << std::endl;}
};int main() {Composite* root = new Composite();root->add(new Leaf());root->add(new Leaf());Composite* subComposite = new Composite();subComposite->add(new Leaf());root->add(subComposite);// 使用装饰器模式扩展组合模式中的节点Component* decoratedRoot = new BorderDecorator(root);decoratedRoot->operation();delete decoratedRoot;return 0;
}

组合模式与享元模式的关联

享元模式通过共享技术来有效地支持大量细粒度的对象。在组合模式中，可以使用享元模式来共享叶子节点或部分组合节点，从而减少内存使用。

示例：使用享元模式共享组合模式中的叶子节点
#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>// 享元模式部分
class Flyweight {
public:virtual void operation() = 0;virtual ~Flyweight() {}
};class ConcreteFlyweight : public Flyweight {
public:void operation() override {std::cout << "ConcreteFlyweight operation" << std::endl;}
};class FlyweightFactory {
public:Flyweight* getFlyweight(const std::string& key) {if (flyweights.find(key) == flyweights.end()) {flyweights[key] = new ConcreteFlyweight();}return flyweights[key];}
private:std::unordered_map<std::string, Flyweight*> flyweights;
};// 组合模式部分
class Component {
public:virtual void operation() = 0;virtual ~Component() {}
};class Leaf : public Component {
public:Leaf(Flyweight* flyweight) : flyweight(flyweight) {}void operation() override {flyweight->operation();}
private:Flyweight* flyweight;
};class Composite : public Component {
public:void add(Component* component) {components.push_back(component);}void operation() override {std::cout << "Composite operation" << std::endl;for (auto& component : components) {component->operation();}}
private:std::vector<Component*> components;
};int main() {FlyweightFactory factory;Composite* root = new Composite();root->add(new Leaf(factory.getFlyweight("leaf1")));root->add(new Leaf(factory.getFlyweight("leaf1"))); // 共享相同的享元对象root->add(new Leaf(factory.getFlyweight("leaf2")));root->operation();delete root;return 0;
}

组合模式与迭代器模式的关联

迭代器模式提供了一种顺序访问聚合对象中各个元素的方法，而不暴露其内部表示。在组合模式中，可以使用迭代器模式来遍历组合结构的节点。

示例：使用迭代器模式遍历组合模式中的节点
#include <iostream>
#include <vector>// 组合模式部分
class Component {
public:virtual void operation() = 0;virtual ~Component() {}
};class Leaf : public Component {
public:void operation() override {std::cout << "Leaf operation" << std::endl;}
};class Composite : public Component {
public:void add(Component* component) {components.push_back(component);}void operation() override {std::cout << "Composite operation" << std::endl;for (auto& component : components) {component->operation();}}// 迭代器模式实现class Iterator {public:Iterator(const std::vector<Component*>& components) : components(components), index(0) {}bool hasNext() {return index < components.size();}Component* next() {return components[index++];}private:std::vector<Component*> components;size_t index;};Iterator* createIterator() {return new Iterator(components);}private:std::vector<Component*> components;
};int main() {Composite* root = new Composite();root->add(new Leaf());root->add(new Leaf());Composite* subComposite = new Composite();subComposite->add(new Leaf());root->add(subComposite);// 使用迭代器模式遍历组合模式的节点Composite::Iterator* iterator = root->createIterator();while (iterator->hasNext()) {iterator->next()->operation();}delete root;delete iterator;return 0;
}

组合模式与访问者模式的关联

访问者模式允许你在不修改已有类层次结构的情况下，定义新的操作。在组合模式中，可以使用访问者模式来对组合结构的节点执行不同的操作。

示例：使用访问者模式对组合模式中的节点执行不同操作
#include <iostream>
#include <vector>// 组合模式部分
class Component {
public:virtual void accept(class Visitor*) = 0;virtual ~Component() {}
};class Leaf : public Component {
public:void accept(Visitor* visitor) override;
};class Composite : public Component {
public:void add(Component* component) {components.push_back(component);}void accept(Visitor* visitor) override;
private:std::vector<Component*> components;
};// 访问者模式部分
class Visitor {
public:virtual void visitLeaf(Leaf* leaf) = 0;virtual void visitComposite(Composite* composite) = 0;
};class PrintVisitor : public Visitor {
public:void visitLeaf(Leaf* leaf) override {std::cout << "Visiting Leaf" << std::endl;}void visitComposite(Composite* composite) override {std::cout << "Visiting Composite" << std::endl;for (auto& component : composite->components) {component->accept(this);}}
};void Leaf::accept(Visitor* visitor) {visitor->visitLeaf(this);
}void Composite::accept(Visitor* visitor) {visitor->visitComposite(this);
}int main() {Composite* root = new Composite();root->add(new Leaf());root->add(new Leaf());Composite* subComposite = new Composite();subComposite->add(new Leaf());root->add(subComposite);// 使用访问者模式对组合模式的节点执行操作PrintVisitor visitor;root->accept(&visitor);delete root;return 0;
}

总结

  • 组合模式：处理对象的层次结构，使得客户端可以统一处理组合结构中的所有对象。
  • 装饰器模式：动态地扩展对象的功能，常用于扩展组合模式中的节点。
  • 享元模式：通过共享技术减少内存使用，常用于共享组合模式中的叶子节点。
  • 迭代器模式：提供顺序访问聚合对象的方法，常用于遍历组合模式的节点。
  • 访问者模式：在不修改已有类层次结构的情况下，定义新的操作，常用于对组合模式的节点执行不同操作。

这些模式可以在不同的场景下相互协作，从而提供更灵活和高效的解决方案。

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编程日记 2025/7/18 23:51:46

《基于FPGA的便携式PWM方波信号发生器》论文分析（三）——数码管稳定显示与系统调试

一、论文概述 基于FPGA的便携式PWM方波信号发生器是一篇由任青颖、庹忠曜、黄洵桢、李智禺和张贤宇 等人发表的一篇期刊论文。该论文主要研究了一种新型的信号发生器&#xff0c;旨在解决传统PWM信号发生器在移动设备信号调控中存在的精准度低和便携性差的问题 。其基于现场可编…...

编程日记 2025/7/19 7:26:10

mac上的建议xftp 工具

mac上的建议xftp 工具 最近使用mac比较频繁了&#xff0c;但是第一次重度使用mac里面有很多的工具都是新的&#xff0c;有的window版本的工具无法使用。 xftp 的平替 Cyberduck 从它的官网上下载是免费的&#xff0c;但是如果使用 Apple store 要花费198呢。这不就剩下一大笔…...

编程日记 2025/7/19 1:09:05