C++设计模式笔记(01) - 设计模式的介绍

  • C++设计模式笔记(02) - 面向对象设计原则
    https://blog.csdn.net/mofan6930/article/details/104348606

  • 参考书籍:[《设计模式:可复用面向对象软件的基础》] (https://book.douban.com/subject/1052241/)
    设计模式:可复用面向对象软件的基础

  • 参考课程:《C++设计模式》-李建忠
    李建忠-C++设计模式

“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的解决方案的核心。这样,你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”。
                                           ——克里斯托弗·亚历山大

1.从面向对象谈起:

C++设计模式笔记(01) - 设计模式的介绍_第1张图片

▷底层思维:向下,如何把握机器底层从微观理解对象构造
  • 语言转换
  • 编译转换
  • 内存模型
  • 运行机制
▷抽象思维: 向上,如何将我们周围的世界抽象为代码
  • 面向对象
  • 组件封装
  • 设计模式
  • 架构模式

良好的底层思维需要做到:要深入的理解三大面向对象机制:封装、继承、多态。这是面向对象的三大特点。三者对应的实质是《封装,隐藏内部实现》、《继承,复用现有代码》、《多态,改写对象行为》。

良好的抽象思维需要做到:深刻把握 面向对象机制 带来的抽象意义,明白如何使用这些机制来表达现实世界,掌握什么是好的面向对象设计。

2.深入理解面向对象

C++设计模式笔记(01) - 设计模式的介绍_第2张图片
三大面向对象机制
向下:理解三大面向对象机制

  • 封装—隐藏内部实现
  • 继承—复用现有代码
  • 多态—改写对象行为

向上:深刻把握面对像机制所带来的抽象意义,理解如何使用这些机制来表达现实世界,掌握什么是“好的面向对象设计”。

3.软件设计复杂的根本原因:

C++设计模式笔记(01) - 设计模式的介绍_第3张图片
好的面向对象设计很不容易,因为软件设计是极其复杂的,需求时刻在改变,一个软件产品不可能一成不变,所以在前期的设计中,如果一个设计方法不合理,没有良好的扩展性和可维护性,那这个软件工程终究是失败的,后果就是产品不盈利,然后项目组成员没奖金,没工资,娶不到白富美。

变化 :
  • 客户需求的变化
  • 技术平台的变化
  • 开发团队的变化
  • 市场环境的变化

4.如何解决复杂性

分解

  • 人们面对复杂性有一个常见的做法:即分而治之,将大问题分解为多个小问题,将复杂问题分解为多个简单问题。

♦以绘图为例子通过分解解决问题:

//分解
//伪代码,未遵循cpp标准规范
class MainForm : public Form {
private:
	Point p1;
	Point p2;

	vector<Line> lineVector;	//线
	vector<Rect> rectVector;	//矩形
	//改变
	vector<Circle> circleVector;

public:
	MainForm(){
		//...
	}
protected:

	virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);	//鼠标按下
	virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);	//鼠标抬起
	virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);		//界面刷新 
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
	p1.x = e.X;
	p1.y = e.Y;

	//...
	Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
	p2.x = e.X;
	p2.y = e.Y;

	if (rdoLine.Checked){
		Line line(p1, p2);
		lineVector.push_back(line);
	}
	else if (rdoRect.Checked){
		int width = abs(p2.x - p1.x);
		int height = abs(p2.y - p1.y);
		Rect rect(p1, width, height);
		rectVector.push_back(rect);
	}
	//改变
	else if (...){
		//...
		circleVector.push_back(circle);
	}

	//...
	this->Refresh();

	Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

	//针对直线
	for (int i = 0; i < lineVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawLine(Pens.Red,
			lineVector[i].start.x, 
			lineVector[i].start.y,
			lineVector[i].end.x,
			lineVector[i].end.y);
	}

	//针对矩形
	for (int i = 0; i < rectVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Red,
			rectVector[i].leftUp,
			rectVector[i].width,
			rectVector[i].height);
	}

	//改变
	//针对圆形
	for (int i = 0; i < circleVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawCircle(Pens.Red,
			circleVector[i]);
	}

	//...其它操作
	Form::OnPaint(e);
}
//分解
//伪代码,未遵循cpp标准规范
//形状类
class Point{	
public:
	int x;
	int y;
};

class Line{
public:
	Point start;
    Point end;

	Line(const Point& start, const Point& end){
        this->start = start;
        this->end = end;
    }

};

class Rect{
public:
	Point leftUp;
    int width;
	int height;

	Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
        this->leftUp = leftUp;
        this->width = width;
		this->height = height;
    }

};

//增加
class Circle{


};

抽象

  • 更高层次来讲,人们处理复杂性有一个通用的技术,即抽象。由于不能掌握全部的复杂对象,我们选择忽视它的非本质细节,而去处理泛化和理想化了的对象模型。

♦以绘图为例子通过抽象解决问题:

//抽象
//伪代码,未遵循cpp标准规范
class MainForm : public Form {
private:
   Point p1;
   Point p2;

   //针对所有形状
   vector<Shape*> shapeVector;

public:
   MainForm(){
   	//...
   }
protected:

   virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
   virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
   virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
   p1.x = e.X;
   p1.y = e.Y;

   //...
   Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
   p2.x = e.X;
   p2.y = e.Y;

   if (rdoLine.Checked){
   	shapeVector.push_back(new Line(p1,p2));
   }
   else if (rdoRect.Checked){
   	int width = abs(p2.x - p1.x);
   	int height = abs(p2.y - p1.y);
   	shapeVector.push_back(new Rect(p1, width, height));
   }
   //改变
   else if (...){
   	//...
   	shapeVector.push_back(circle);
   }

   //...
   this->Refresh();

   Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

   //针对所有形状
   for (int i = 0; i < shapeVector.size(); i++){

   	shapeVector[i]->Draw(e.Graphics); //多态调用,各负其责
   }

   //...
   Form::OnPaint(e);
}
//抽象
//伪代码,未遵循cpp标准规范
class Shape{
public:
  virtual void Draw(const Graphics& g)=0;
  virtual ~Shape() { }
};

class Point{
public:
  int x;
  int y;
};

class Line: public Shape{
public:
  Point start;
  Point end;

  Line(const Point& start, const Point& end){
  	this->start = start;
  	this->end = end;
  }

  //实现自己的Draw,负责画自己
  virtual void Draw(const Graphics& g){
  	g.DrawLine(Pens.Red, 
  		start.x, start.y,end.x, end.y);
  }
};

class Rect: public Shape{
public:
  Point leftUp;
  int width;
  int height;

  Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
  	this->leftUp = leftUp;
  	this->width = width;
  	this->height = height;
  }
  
  //实现自己的Draw,负责画自己
  virtual void Draw(const Graphics& g){
  	g.DrawRectangle(Pens.Red,
  		leftUp,width,height);
  }
};

//增加
class Circle : public Shape{
public:
  //实现自己的Draw,负责画自己
  virtual void Draw(const Graphics& g){
  	g.DrawCircle(Pens.Red,
  		...);
  }
};

应对变化,最好的办法是抽象化。在现实生活中,对于一般的事都有通用的规律,软件领域也是,通过归纳出通用的规律,抽象化,忽略研究对象的细节,而追究其核心规律,创造一个理想的对象模型。基于这个对象模型来编程,这样就能够更好的应对变化,因为离开具体细节,抽象化,所以能够复用

5.软件设计的目标

什么是好的软件设计?软件设计的金科玉律:
         复用!


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