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原型模式在C++中的实现与面向对象设计原则

news 2025/8/7 12:56:16

引言

在软件开发中，原型模式是一种常用的设计模式，主要用于创建对象的克隆。通过原型模式，我们可以避免复杂的对象创建过程，尤其是当对象的初始化需要大量资源或复杂操作时。本文将通过一个具体的例子，详细介绍如何在C++中实现原型模式，并探讨其在面向对象设计原则中的应用。

实现步骤

定义基类

首先，我们需要定义一个基类YongYong，它将作为所有具体行为类的父类。基类中包含两个纯虚函数：clone()和execute()。

class YongYong {
public:virtual ~YongYong() {}virtual shared_ptr<YongYong> clone() const = 0;virtual void execute() const = 0;
};

clone()：用于克隆当前对象，返回一个指向新对象的智能指针。
execute()：用于展示具体的行为，每个子类将根据自己的行为实现该方法。

创建具体行为类

接下来，我们创建三个具体的行为类，分别继承自YongYong，并实现各自的clone()和execute()方法。

拿着饭碗吃饭的行为类

class EatYongYong : public YongYong {
public:EatYongYong() {}shared_ptr<YongYong> clone() const override {return make_shared<EatYongYong>(*this);}void execute() const override {cout << "勇勇拿着饭碗在吃饭。" << endl;}
};

打压下属的行为类

class PressYongYong : public YongYong {
public:PressYongYong() {}shared_ptr<YongYong> clone() const override {return make_shared<PressYongYong>(*this);}void execute() const override {cout << "勇勇在打压下属。" << endl;}
};

欺骗领导的行为类

class DeceiveYongYong : public YongYong {
public:DeceiveYongYong() {}shared_ptr<YongYong> clone() const override {return make_shared<DeceiveYongYong>(*this);}void execute() const override {cout << "勇勇在欺骗领导。" << endl;}
};

创建管理类

为了管理不同行为的YongYong对象，我们创建一个YongYongManager类。该类使用map存储不同行为的原型对象，并提供获取原型对象的方法。

class YongYongManager {
private:map<string, shared_ptr<YongYong>> prototypes;public:YongYongManager() {prototypes["eat"] = make_shared<EatYongYong>();prototypes["press"] = make_shared<PressYongYong>();prototypes["deceive"] = make_shared<DeceiveYongYong>();}shared_ptr<YongYong> getPrototype(const string& type) const {auto it = prototypes.find(type);if (it != prototypes.end()) {return it->second->clone();}return nullptr;}
};

使用管理类创建对象

在main函数中，我们使用YongYongManager创建不同行为的YongYong对象，并调用它们的execute()方法。

int main() {YongYongManager manager;// 创建吃饭的勇勇shared_ptr<YongYong> yongYong1 = manager.getPrototype("eat");yongYong1->execute();// 创建打压下属的勇勇shared_ptr<YongYong> yongYong2 = manager.getPrototype("press");yongYong2->execute();// 创建欺骗领导的勇勇shared_ptr<YongYong> yongYong3 = manager.getPrototype("deceive");yongYong3->execute();return 0;
}