C++设计模式：原型模式（详解+实现案例）

原型模式

原型模式：
用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象，简单理解就是“克隆指定对象”

使用场景

某些结构复杂的对象的创建工作中由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是他们却拥有比较稳定一致的接口。此时便可以使用原型模式。

实现步骤

1. 提供一个抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的接口。
2. 提供多个具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
3. 提供访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。

案例一

最简单的原型模式，其实就是调用抽象原型类中的clone，使得对象可以直接通过克隆来创建对象。

优点：

1. 提高性能
2. 避免使用构造函数

#include 
#include 
using namespace std;

//抽象原型类
class Dog
{
public:
	virtual ~Dog() {}
	virtual Dog* clone() = 0;	//克隆方法
	virtual void play() = 0;	//其他公共接口
};

//具体原型类
class Twoha :public Dog
{
public:
	Twoha(string name)
		:name{ name } {}
	//拷贝构造函数（深拷贝）
	Twoha(const Twoha& lhs)
	{
		//存在指针则必须使用深拷贝
		name = lhs.name;
	}
	//实现抽象方法
	Dog* clone()
	{
		return new Twoha{ *this };
	}
	void play()
	{
		cout << "我是一只" << name << endl;
	}
private:
	string name;
};
int main()
{
	Dog* dog = new Twoha{ "二哈" };
	Dog* Eha1 = dog->clone();
	Dog* Eha2 = dog->clone();
	Eha1->play();
	Eha2->play();

	delete dog;
	delete Eha1;
	delete Eha2;
	return 0;
}

案例二

//1. 抽象原型类
class Shape
{
public:
	virtual ~Shape() {}
	virtual Shape* clone() = 0;
	virtual int getid() = 0;
	virtual string getType() = 0;
protected:
	string Type;
private:
	int id;
};

//2. 三个形状具体原型
class Circle :public Shape
{
public:
	Circle(string Type, int id) :Type(Type), id(id) {}
	~Circle() {}
	//Circle(const Circle& lhs) { Type = lhs.Type, id = lhs.id; }
	Shape* clone() { return new Circle{ *this }; }
	int getid() { return id; }
	string getType() { return Type; }
protected:
	string Type;
private:
	int id;
};
class Rectangle :public Shape
{
public:
	Rectangle(string Type, int id) :Type(Type), id(id) {}
	~Rectangle() {}
	Rectangle(const Rectangle& lhs) { Type = lhs.Type, id = lhs.id; }
	Shape* clone() { return new Rectangle{ *this }; }
	int getid() { return id; }
	string getType() { return Type; }
protected:
	string Type;
private:
	int id;
};
class Square :public Shape
{
public:
	Square(string Type, int id) :Type(Type), id(id) {}
	~Square() {}
	Square(const Square& lhs) { Type = lhs.Type, id = lhs.id; }
	Shape* clone() { return new Square{ *this }; }
	int getid() { return id; }
	string getType() { return Type; }
protected:
	string Type;
private:
	int id;
};

//3. 存储对象种类的数据库
class ShapeType
{
public:
	~ShapeType()
	{
		for (auto& x : ShapeMap)
		{
			delete x.second;
			x.second = nullptr;
		}
	}
	//构造原始对象
	ShapeType()
	{
		Circle* circle = new Circle{ "圆形",1 };
		Square* square = new Square{"正方形",2};
		Rectangle* rectangle = new Rectangle{"矩形",3};
		ShapeMap.emplace(circle->getType(), circle);
		ShapeMap.emplace(square->getType(), square);
		ShapeMap.emplace(rectangle->getType(), rectangle);
	}
	//根据你所需要的种类来获得克隆对象
	Shape* getShape(string Type)
	{
		return ShapeMap[Type]->clone();
	}
private:
	unordered_map<string, Shape*> ShapeMap;
};
int main()
{
	//1. 创建对象种类库
	ShapeType obj;

	//2. 从对象库中获得对象的克隆体（getShape函数返回某个对象的克隆）
	Shape* m_circle = obj.getShape("圆形"); 
	Shape* m_Square = obj.getShape("正方形");
	Shape* m_Rectangle = obj.getShape("矩形");



	cout << m_circle->getid() << " : " << m_circle->getType() << endl;
	cout << m_Square->getid() << " : " << m_Square->getType() << endl;
	cout << m_Rectangle->getid() << " : " << m_Rectangle->getType() << endl;


	delete m_circle;
	delete m_Square;
	delete m_Rectangle;
	return 0;
}

---

优缺点

优点

• 如果创建新的对象比较复杂，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率。
• 简化对象的创建，无需理会创建过程。
• 可以在程序运行时（对象属性发生了变化）获得一份内容相同的实例，他们之间不会相互干扰

缺点

• 每一个类都必须配备一个克隆方法,对于已有的没有克隆方法的类来说是致命的。