设计模式之原型模式(C++)

Posted 2023-03-09 翟天保Steven

作者：翟天保Steven
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一、原型模式是什么？

       原型模式是一种创建型的软件设计模式，通俗的来讲就是复制粘贴。

       通过一个原型对象，快速地创建出多个一致的对象，并对其进行相关的操作。比如文件夹中存放了一个Word文件，你把文件复制了一个副本出来，原件不动，对副本进行修改以达到自己的目的。原型像是一个模板，你可以基于它复制好多对象，而复制出来的副本产生任何变化都不会影响到原型（注意：前提是clone的实现要满足深拷贝）。

       原型模式的优点：

1. 便捷、简洁、高效。不需要考虑对象的复杂程度，只需要复制即可。
2. 无需初始化。可动态地获取当前原型的状态，并在当前基础上进行拷贝。
3. 允许动态增加或减少产品类。

      原型模式的缺点：

1. 每个类都需要配备一个clone函数，若对已有的类进行改造，需要修改其源码，违背了开闭原则。

二、原型模式

2.1 结构图

       客户端即Main主函数，可基于原型提供的clone方法，拷贝多个对象。

 

2.2 代码示例

       场景描述：我创建了一个Word文件，对其进行复制粘贴，得到多个副本文件。

//Product.h
/****************************************************/
#pragma once
#include <iostream>

using namespace std;

// 内容类
class Content

public:
	// 显式构造函数
	explicit Content(string input) :m_text(input) ;
	// 析构函数
	~Content() 
	// 设置内容
	void setText(string input) 
		m_text = input;
	
	// 获取内容
	string getText() 
		return m_text;
	
private:
	string m_text;                                       // 文本内容
;

// 抽象文件类
class File

public:
	// 构造函数
	File(string name) :m_name(name) 
		m_content = nullptr;
	;
	// 析构函数
	virtual ~File() 
		if (m_content != nullptr) 
			cout << "  内容地址:" << m_content << endl;
			delete m_content;
			m_content = nullptr;
		
	;
	// 添加内容
	void setContent(string input) 
		if (m_content == nullptr) 
			m_content = new Content(input);
		
		else 
			m_content->setText(input);
		
	
	// 输出内容
	string getContent() 
		if (m_content == nullptr) 
			return "";
		
		else 
			return m_content->getText();
		
	
	// 拷贝函数
	virtual File* clone() = 0;

protected:
	string m_name;                                       // 文件名字
	Content *m_content;                                  // 内容

;

// Word文件类（具体）
class WordFile :public File

public:
	// 构造函数
	WordFile(string name) :File(name) 
		cout << " Word文件类构造，名为：" << name << endl;
	;
	// 析构函数
	virtual ~WordFile() 
		cout << " Word文件类析构。" << endl;
	;
	// 拷贝构造函数
	WordFile(const WordFile& file) : File(file) 
		m_name = file.m_name;
		cout << " Word文件类拷贝构造，名为：" << m_name << endl;
		if (file.m_content != nullptr) 
			m_content = new Content(file.m_content->getText());
		
		else 
			m_content = nullptr;
			
	
	// 克隆
	virtual File* clone() 
		return new WordFile(*this);
	
;

//main.cpp
/****************************************************/
#include <iostream>
#include <string>
#include "Product.h"

using namespace std;

int main()

	cout << "创建文件1。" << endl;
	File* file1 = new WordFile("test");
	file1->setContent("今天天气真好！");
	cout << "克隆文件1，生成文件2。" << endl;
	File* file2 = file1->clone();
	file2->setContent("肚子饿了。。。");
	cout << "删除文件1。" << endl;
	delete file1;
	cout << "克隆文件2，生成文件3。" << endl;
	File* file3 = file2->clone();
	cout << "文件3的内容是：" << file3->getContent() << endl;
	cout << "删除文件3。" << endl;
	delete file3;
	cout << "删除文件2。" << endl;
	delete file2;
	return 0;

       程序结果如下。

       在上述示例中，我们可以看到，除了抽象原型和具体原型，我还创建了一个内容类，并在原型中放入了一个它的指针，这样做是为了让大家直观地看看深拷贝和浅拷贝的区别。原型中的普通变量一般是浅拷贝，通过值传递完成，而指针如果通过new申请了空间，那么拷贝的对象中对应的指针则需要重新new，不然两个指针指向同一地址，若原型进行了析构，那么复制品再次析构时，就会对已经释放过的空间再次释放，进而引起崩溃。

三、总结

       我尽可能用较通俗的话语和直观的代码例程，来表述我对原型模式的理解，或许有考虑不周到的地方，如果你有不同看法欢迎评论区交流！希望我举的例子能帮助你更好地理解原型模式。

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