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C++设计模式外观模式（Facade）

news 来源：原创 2025/5/7 0:01:39

什么是桥接模式？

桥接模式（Bridge Pattern）是一种结构型设计模式，它的核心目的是解耦抽象部分和实现部分，让它们可以独立变化。在简单的描述中，桥接模式可以让你在不修改原有代码的情况下，分别改变抽象的功能和具体的实现。

假设你正在开发一个图形绘制程序，它涉及到多个图形（比如圆形、方形）和不同的绘制方式（如屏幕绘制、打印机绘制）。如果将所有图形和绘制方式写在一起，每次新增图形或绘制方式时，都需要修改很多代码，这样不仅增加了复杂性，还不容易维护。

桥接模式的解决思路是：将**图形（抽象）和绘制方式（实现）**分开，给每一部分提供独立的变化空间。这样，添加新的图形或新的绘制方式时，只需要扩展新的类即可，而不需要修改现有的代码。

桥接模式的结构

桥接模式的关键在于将抽象层和实现层分开，通过“桥”将它们连接起来。它有两个主要组成部分：

  1. 抽象部分：表示具体的功能或对象，比如图形类型（圆形、方形等）。
  2. 实现部分：表示具体的实现方式，比如绘制图形的具体方法（屏幕绘制、打印机绘制等）。

这两个部分是独立的，它们通过桥接连接，从而能够独立发展和变化。

桥接模式的代码示例

为了更好地理解桥接模式，我们来做一个简单的图形绘制程序，支持不同的图形（圆形、方形）和不同的绘制方式（屏幕绘制、打印机绘制）。我们将通过桥接模式来解耦这两个方面。

#include <iostream>
#include <string>// 绘图接口（实现类接口）
class DrawingAPI {
public:virtual void drawCircle(double x, double y, double radius) = 0;virtual ~DrawingAPI() = default;
};// 具体实现：屏幕绘制
class ScreenDrawingAPI : public DrawingAPI {
public:void drawCircle(double x, double y, double radius) override {std::cout << "在屏幕上绘制圆形，位置: (" << x << ", " << y << "), 半径: " << radius << std::endl;}
};// 具体实现：打印机绘制
class PrinterDrawingAPI : public DrawingAPI {
public:void drawCircle(double x, double y, double radius) override {std::cout << "在打印机上绘制圆形，位置: (" << x << ", " << y << "), 半径: " << radius << std::endl;}
};// 图形类（抽象类）
class Shape {
protected:DrawingAPI* drawingAPI;  // 这里持有一个指向绘图实现类的指针public:Shape(DrawingAPI* api) : drawingAPI(api) {}  // 通过构造函数注入具体实现类virtual void draw() = 0;  // 绘制图形的接口virtual void resize(double factor) = 0;  // 调整图形大小virtual ~Shape() = default;
};// 扩展的具体图形类：圆形
class Circle : public Shape {
private:double x, y, radius;  // 圆形的坐标和半径public:Circle(double x, double y, double radius, DrawingAPI* api) : Shape(api), x(x), y(y), radius(radius) {}void draw() override {drawingAPI->drawCircle(x, y, radius);  // 将绘制任务委托给具体实现}void resize(double factor) override {radius *= factor;  // 调整圆形的半径}
};int main() {ScreenDrawingAPI screenAPI;  // 创建屏幕绘制实现PrinterDrawingAPI printerAPI;  // 创建打印机绘制实现// 创建圆形对象，使用不同的绘制方式Circle circle1(1, 2, 3, &screenAPI);  // 在屏幕上绘制Circle circle2(5, 6, 4, &printerAPI);  // 在打印机上绘制circle1.draw();  // 屏幕绘制圆形circle2.draw();  // 打印机绘制圆形circle1.resize(2.0);  // 改变圆形大小circle1.draw();  // 再次绘制，使用屏幕绘制return 0;
}

代码讲解

让我们来逐步分析这段代码，理解桥接模式如何起作用。

1. 绘图接口（DrawingAPI）
class DrawingAPI {
public:virtual void drawCircle(double x, double y, double radius) = 0;virtual ~DrawingAPI() = default;
};

DrawingAPI 是一个抽象接口，它定义了绘制图形的方法 drawCircle。具体的绘制方式（如屏幕绘制或打印机绘制）需要实现这个接口。

2. 具体的绘图实现（ScreenDrawingAPI 和 PrinterDrawingAPI）
class ScreenDrawingAPI : public DrawingAPI {
public:void drawCircle(double x, double y, double radius) override {std::cout << "在屏幕上绘制圆形，位置: (" << x << ", " << y << "), 半径: " << radius << std::endl;}
};class PrinterDrawingAPI : public DrawingAPI {
public:void drawCircle(double x, double y, double radius) override {std::cout << "在打印机上绘制圆形，位置: (" << x << ", " << y << "), 半径: " << radius << std::endl;}
};

这两个类分别实现了 DrawingAPI 接口，提供了不同的绘制方式：ScreenDrawingAPI 在屏幕上绘制圆形，而 PrinterDrawingAPI 在打印机上绘制圆形。

3. 抽象类（Shape）
class Shape {
protected:DrawingAPI* drawingAPI;  // 持有一个绘图实现类的指针public:Shape(DrawingAPI* api) : drawingAPI(api) {}  // 通过构造函数注入具体的绘图实现virtual void draw() = 0;  // 绘制图形的接口virtual void resize(double factor) = 0;  // 调整图形大小
};

Shape 是一个抽象类，定义了所有图形（如圆形、方形）的共同接口：draw() 和 resize()。它通过持有 DrawingAPI 指针将具体的绘制任务委托给实现类，从而将图形抽象部分与绘制实现部分分开。

4. 具体图形类（Circle）
class Circle : public Shape {
private:double x, y, radius;  // 圆形的坐标和半径public:Circle(double x, double y, double radius, DrawingAPI* api) : Shape(api), x(x), y(y), radius(radius) {}void draw() override {drawingAPI->drawCircle(x, y, radius);  // 调用具体绘图实现的drawCircle方法}void resize(double factor) override {radius *= factor;  // 改变圆形的半径}
};

Circle 类继承自 Shape，并实现了 draw() 和 resize() 方法。它将图形绘制的任务委托给 drawingAPI，从而实现了图形的抽象和绘制方式的解耦。

5. 客户端代码

在 main 函数中，我们创建了两个 Circle 对象，分别使用了 ScreenDrawingAPI 和 PrinterDrawingAPI 作为绘制实现。通过调用 circle1.draw() 和 circle2.draw()，我们看到两种不同的绘制方式。

int main() {ScreenDrawingAPI screenAPI;  // 屏幕绘制实现PrinterDrawingAPI printerAPI;  // 打印机绘制实现// 创建两个圆形对象，分别使用不同的绘制方式Circle circle1(1, 2, 3, &screenAPI);Circle circle2(5, 6, 4, &printerAPI);circle1.draw();  // 屏幕绘制圆形circle2.draw();  // 打印机绘制圆形circle1.resize(2.0);  // 改变圆形大小circle1.draw();  // 再次绘制，使用屏幕绘制return 0;
}

总结

桥接模式的核心思想就是解耦抽象和实现部分，它们可以独立变化，而不相互影响。在这个例子中，图形类（

如 Circle）和绘图方式（如 ScreenDrawingAPI 和 PrinterDrawingAPI）通过桥接模式分离开来，增加新的图形类型或绘制方式时，我们只需要扩展新类，而不需要修改现有代码。这样做让系统更加灵活和可扩展。

完整代码

#include <iostream>
#include <string>// 绘图接口（实现类接口）
class DrawingAPI {
public:virtual void drawCircle(double x, double y, double radius) = 0;virtual ~DrawingAPI() = default;
};// 具体实现：屏幕绘制
class ScreenDrawingAPI : public DrawingAPI {
public:void drawCircle(double x, double y, double radius) override {std::cout << "在屏幕上绘制圆形，位置: (" << x << ", " << y << "), 半径: " << radius << std::endl;}
};// 具体实现：打印机绘制
class PrinterDrawingAPI : public DrawingAPI {
public:void drawCircle(double x, double y, double radius) override {std::cout << "在打印机上绘制圆形，位置: (" << x << ", " << y << "), 半径: " << radius << std::endl;}
};// 图形类（抽象类）
class Shape {
protected:DrawingAPI* drawingAPI;  // 这里持有一个指向绘图实现类的指针public:Shape(DrawingAPI* api) : drawingAPI(api) {}  // 通过构造函数注入具体实现类virtual void draw() = 0;  // 绘制图形的接口virtual void resize(double factor) = 0;  // 调整图形大小virtual ~Shape() = default;
};// 扩展的具体图形类：圆形
class Circle : public Shape {
private:double x, y, radius;  // 圆形的坐标和半径public:Circle(double x, double y, double radius, DrawingAPI* api) : Shape(api), x(x), y(y), radius(radius) {}void draw() override {drawingAPI->drawCircle(x, y, radius);  // 将绘制任务委托给具体实现}void resize(double factor) override {radius *= factor;  // 调整圆形的半径}
};int main() {ScreenDrawingAPI screenAPI;  // 创建屏幕绘制实现PrinterDrawingAPI printerAPI;  // 创建打印机绘制实现// 创建圆形对象，使用不同的绘制方式Circle circle1(1, 2, 3, &screenAPI);  // 在屏幕上绘制Circle circle2(5, 6, 4, &printerAPI);  // 在打印机上绘制// 绘制圆形circle1.draw();  // 屏幕绘制圆形circle2.draw();  // 打印机绘制圆形// 调整圆形大小circle1.resize(2.0);  // 改变圆形大小circle1.draw();  // 再次绘制，使用屏幕绘制return 0;
}

结果输出：

在屏幕上绘制圆形，位置: (1, 2), 半径: 3
在打印机上绘制圆形，位置: (5, 6), 半径: 4
在屏幕上绘制圆形，位置: (1, 2), 半径: 6

这个实现展示了如何使用桥接模式解耦图形的抽象（Shape）和具体的绘制实现（DrawingAPI），让你可以独立地扩展图形类型和绘制方式，而不影响已有的代码结构。

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NGO-CNN-BiGRU-Attention北方苍鹰算法优化卷积双向门控循环单元时间序列预测&#xff0c;含优化前后对比 目录 NGO-CNN-BiGRU-Attention北方苍鹰算法优化卷积双向门控循环单元时间序列预测&#xff0c;含优化前后对比预测效果基本介绍模型描述程序设计参考资料 预测效果 基本介…...

编程日记 2025/5/3 15:34:48

第六届国际科技创新学术交流会暨管理科学信息化与经济创新发展（MSIEID 2024）

重要信息 大会官网&#xff1a;msieid2024.iaecst.org &#xff08;点击了解大会&#xff0c;参会等内容&#xff09; 大会时间&#xff1a;2024年12月6-8日 大会地点&#xff1a;中国-广州 大会简介 随着全球化和信息化的不断深入&#xff0c;管理科学、信息化和经济发展…...

编程日记 2025/5/5 13:29:16

【计算机视觉算法与应用】模板匹配、图像配准

目录 1. 基于灰度值的模板匹配 2. 基于相关性的模板匹配 3. 基于形状的模板匹配 4. 基于组件的模板识别 5. 基于形变的模板匹配 6. 基于描述符的模板匹配 7. 基于点的模板匹配 性能比较 模板匹配的算法实现需要结合具体需求和应用场景来选择方法。以下是基于 OpenCV 的…...

编程日记 2025/5/1 15:58:24

HHO-CNN-BiGRU-Attention哈里斯鹰优化算法卷积神经网络结合双向门控循环单元时间序列预测，含优化前后对比

HHO-CNN-BiGRU-Attention哈里斯鹰优化算法卷积神经网络结合双向门控循环单元时间序列预测&#xff0c;含优化前后对比 目录 HHO-CNN-BiGRU-Attention哈里斯鹰优化算法卷积神经网络结合双向门控循环单元时间序列预测&#xff0c;含优化前后对比预测效果基本介绍模型描述程序设计…...

编程日记 2025/5/1 13:38:17

数据并行、模型并行与张量并行：深度学习中的并行计算策略（中英双语）

中文版 数据并行、模型并行与张量并行&#xff1a;深度学习中的并行计算策略 随着深度学习模型的不断增大&#xff0c;单个计算节点&#xff08;例如单个 GPU&#xff09;的计算和内存能力逐渐成为了限制训练效率和模型规模的瓶颈。为了应对这些挑战&#xff0c;深度学习社区…...

编程日记 2025/5/4 17:41:53

大数据-239 离线数仓 - 广告业务 测试 FlumeAgent 加载ODS、DWD层

点一下关注吧&#xff01;&#xff01;&#xff01;非常感谢&#xff01;&#xff01;持续更新&#xff01;&#xff01;&#xff01; Java篇开始了&#xff01; 目前开始更新 MyBatis&#xff0c;一起深入浅出&#xff01; 目前已经更新到了&#xff1a; Hadoop&#xff0…...

编程日记 2025/5/4 16:51:06