23. C++设计模式

面向对象系统的分析和设计实际上追求的就是两点， 一是高内聚（Cohesion），二是低耦合（Coupling）。
面向对象的基本原则：

23.1 工厂模式（Factory）

23.1.1 解决问题

创建一个生成对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。使一个类的实例化延迟到其子类。比如客户需要一台车子，如果我们知道提前了这个车子的型号，那直接实例化这车子就可以了，但很多情况下，写之前并不知道客户到底要什么车子，所以需要创建一个工厂的接口，这个工厂提供了创建不同类的方法。

23.1.2 适用

当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。
当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。
当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。

23.1.3 问题

Factory类不能是封闭的，比如一但我们新增了车子的型号，同样我们也需要在Factory中添加一个新方法。

23.2 抽象工厂模式

创建一组相关或者相互依赖的对象。抽象工厂相对于工厂更进一步，多了一个工厂抽象类，提供了不同工厂，用于生产不同的产品。
同样是前面的例子，这个时候多了一个品牌厂商的选择。
对于产品来说，有不同的型号，比如小车，卡车、公交车之类
而对于工厂，有不同的品牌，比如大众，长安之类，每个工厂都能生产不同型号的产品。

23.3 Singleton模式

在 Singleton 模式的结构图中可以看到，我们通过维护一个static 的成员变量来记录这个唯一的对象实例。通过提供一个 staitc 的接口 instance 来获得这个唯一的实例。需要说明的是， Singleton 不可以被实例化，因此我们将其构造函数声明为 protected 或者直接声明为 private。
Singleton 模式在开发中经常用到， 且不说我们开发过程中一些变量必须是唯一的，比如说打印机的实例等等。

从上面可以看出，单例模式主要有三个要点：

23.4 Builder模式

23.4.1解决的问题

当我们要创建的对象很复杂的时候（通常是由很多其他的对象组合而成），我们要要复杂对象的创建过程和这个对象的表示（展示）分离开来， 这样做的好处就是通过一步步的进行复杂对象的构建， 由于在每一步的构造过程中可以引入参数，使得经过相同的步骤创建最后得到的对象的展示不一样。
还是前面的例子，对于一台车子来说，里面有许多零部件，或者许多建造步骤，
对于客户来说，其完全没有必要知道车子如何建造的，
所以我们可以通过一个建造类，实现将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示（在示例代码中可以通过传入不同的参数实现这一点）。

23.4.2 同工厂模式的区别

Builder 模式强调的是一步步创建对象，并通过相同的创建过程可以获得不同的结果对象，一般来说 Builder 模式中对象不是直接返回的。而在 AbstractFactory 模式中对象是直接返回的， AbstractFactory 模式强调的是为创建多个相互依赖的对象提供一个同一的接口。

23.5 原型模式Prototype

Prototype 模式提供了一个通过已存在对象进行新对象创建的接口（ Clone）， Clone（）实现和具体子类实现语言相关。

23.6 桥接模式Bridge

将抽象部分与它的实现部分分离， 使得它们可以独立地变化。
比如对车（抽象类）来说，其有子类（实现）如小车、卡车、公交等，
现在我们增加特性类比如颜色（抽象类），其有子类（实现）如红色、黄色、紫色
我们可以将这两个类桥连起来（这个关联的方式，可以是类的组合）
这里说的意思不是让抽象基类与具体类分离，而是现实系统可能有多角度分类，每一种分类都有可能变化，那么把这种多角度分离出来让它们独立变化，减少它们之间的耦合性，即如果继承不能实现“开放－封闭原则”的话，就应该考虑用桥接模式。

23.7 适配器模式Adapter

Adapter 模式提供了将一个类（第三方库）的接口转化为客户（购买使用者）希望的接口。比如我们需要给我们电子产品充电，每种电子产品的充电接口并不一定相同，我需要一个适配器，使其能配合我们的电压，这个适配器里实现了不同充电接口的电压转换。
Adapter 模式实现上比较简单，要说明的是在类模式 Adapter 中，我们通过 private 继承Adaptee 获得实现继承的效果， 而通过 public 继承 Target 获得接口继承的效果。

23.8 装饰者模式Decorator

我们需要为一个已经定义好的类添加新的职责（操作）， 通常的情况我们会给定义一个新类继承自定义好的类，这样会带来一个问题（ 将在本模式的讨论中给出）。通过继承的方式解决这样的情况还带来了系统的复杂性，因为继承的深度会变得很深。
一种给类增加职责的方法，不是通过继承实现的，而是通过组合。有关这些内容在讨论中进一步阐述。
比如我们需要给车子装上空调，常规的方法是给车子的子类：小车、卡车、公司等每一个下面都新建一个子类（空调小车之类），
而装饰者模式只需要在车子下新建一个子类装饰者子类，然后在子类中增加空调操作。让 Decorator 直接拥有一个 ConcreteComponent 的引用（指针） 也可以达到修饰的功能， 大家再把这种方式的结构图画出来，就和 Proxy 很相似了。Proxy 模式会提供使用其作为代理的对象一样接口， 使用代理类将其操作都委托给 Proxy 直接进行。

23.9 组合模式Composite

在开发中， 我们经常可能要递归构建树状的组合结构， Composite 模式则提供了很好的解决方案。
比如，车由发动机、轮子、车座组成，而轮子又由橡胶圈和转轴等组成。这种递归结构成了组合模式。Composite 模式在实现中有一个问题就是要提供对于子节点（ Leaf）的管理策略，这里使用的是 STL 中的 vector，可以提供其他的实现方式，如数组、链表、 Hash 表等。

23.10 享元模式Flyweight