(十)Head first design patterns组合模式(c++)

组合模式

组合模式在参考链接中已经讲得很好了,这里只简单讲讲就好。

组合模式的意图是表达部分-整体层次结构。

当你需要管理一个组合对象,又要管理这个组合对象的单个对象。这个时候就可以让这个组合对象和单个对象继承同一个基类,以便用基类指针做统一管理。

当基类指针去调用operation方法时,如果这个这个指针指向的是Composite对象,则调用的是Composite对象的operation方法,这个方法中的for循环会挨个遍历各个vector中的指针,如果遍历的指针指向的还是Composite对象,则继续调用Composite对象的operation方法。如果指针指向的单元是Leaf对象,则会调用Leaf对象中的operation方法。

如果不是写成组合模式,一般常用的递归函数会怎么写?首先也是遍历父节点,如果父节点有子节点就去遍历子节点,直到遍历完叶子节点。组合模式比较巧妙的是,在编译的时候,虚函数operation已经根据指针是指向基类还是子类分好了,所以递归函数中省去了判断是否是叶子节点的过程,而是让指针自行去判断。(设计模式经常干的一件事就是:把需用判断的地方巧妙的用继承虚函数来实现)

(十)Head first design patterns组合模式(c++)_第1张图片

组合模式+迭代器模式

怎么用迭代器的方式去迭代Composite对象呢?

可以相应写一个CompositeIterator对象。迭代器其实有点像一个托管,对象将自己的链接地址给到迭代器,由迭代器的hasNext判断后面还有没数据,由next返回下一个容器对象。

关键代码

next(): 返回下一个对象,同时把composite对象创建的迭代器加入到iterators容器中。

hasNext(): 判断是否可迭代,如果不可迭代则继续删除此迭代器,继续寻找到下一个可迭代的迭代器。找到则返回true。

template
class CompositeIterator : public Iterator{
public:
    CompositeIterator(Iterator* iterator){ iterators.push_back(iterator); }
    T next(){
        Iterator* iterator = iterators[0];
        T item = iterator->next();
        iterator = item->createIterator();
        if(iterator->hasNext()){ // 这里leaf的迭代器hasNext返回的是false,故而不会添加进去
            iterators.push_back(iterator);
        } 
        return item;
    }
    bool hasNext(){
        if(iterators.size()==0) return false;
        Iterator* iterator = iterators[0];
        if(!iterator->hasNext()){ 
            iterators.erase(iterators.begin()); // 已经没法迭代了,继续下一个迭代对象
            return hasNext();
        } else {
            return true;
        }
    }
private:
    vector*> iterators;
};

统一vsctor接口代码

这里为了让vector的迭代器也有hasNext()和next()接口,重写了一个newVector对象,其行为类似vector。

template
class Iterator{
public:
    virtual bool hasNext(){}
    virtual T next(){}
    virtual bool isComposite(){}
};
template
class newVectorIterator : public Iterator{
public:
    newVectorIterator(vector *p):p(p){}
    T next(){
        T t = p->at(position);
        position++;
        return t;
    }
    bool hasNext(){
        if(position >= p->size()) 
            return false;
        else
            return true;
    }
    vector *p;
    int position = 0;
};
template
class newVector{
public:
    void push_back(T item){
        mVector.push_back(item);
    }
    T operator[](int index){
        return mVector[index];
    }
    int size(){
        return mVector.size();
    }
    Iterator* createIterator(){
        return new newVectorIterator(&mVector);
    }
    vector mVector;
};

全部代码

#include
#include
#include
using namespace std;

template
class Iterator{
public:
    virtual bool hasNext(){}
    virtual T next(){}
    virtual bool isComposite(){}
};
template
class newVectorIterator : public Iterator{
public:
    newVectorIterator(vector *p):p(p){}
    T next(){
        T t = p->at(position);
        position++;
        return t;
    }
    bool hasNext(){
        if(position >= p->size()) 
            return false;
        else
            return true;
    }
    vector *p;
    int position = 0;
};
template
class newVector{
public:
    void push_back(T item){
        mVector.push_back(item);
    }
    T operator[](int index){
        return mVector[index];
    }
    int size(){
        return mVector.size();
    }
    Iterator* createIterator(){
        return new newVectorIterator(&mVector);
    }
    vector mVector;
};

template
class NullIterator : public Iterator{
public:
    T next(){ return nullptr; }
    bool hasNext(){ return false; }
};
template
class CompositeIterator : public Iterator{
public:
    CompositeIterator(Iterator* iterator){ iterators.push_back(iterator); }
    T next(){
        Iterator* iterator = iterators[0];
        T item = iterator->next();
        iterator = item->createIterator();
        if(iterator->hasNext()){
            iterators.push_back(iterator);
        } 
        return item;
    }
    bool hasNext(){
        if(iterators.size()==0) return false;
        Iterator* iterator = iterators[0];
        if(!iterator->hasNext()){
            iterators.erase(iterators.begin());
            return hasNext();
        } else {
            return true;
        }
    }
private:
    vector*> iterators;
};
class Compoment{
public:
    virtual ~Compoment(){ std::cout << "~Compoment()" << endl; }
    virtual void operation() = 0;
    virtual void operation1() = 0;
    virtual void add(Compoment *com){}
    virtual void remove(Compoment *com){}
    virtual Compoment* findChild(int index){ return nullptr; }
    virtual Iterator* createIterator(){}
};
class Leaf : public Compoment{
public:
    Leaf(int num) : num(num) {}
    ~Leaf(){ std::cout << "~Leaf()" << num << endl;}
    virtual void operation() { cout << "Leaf::operation()" << num << endl; }
    void operation1(){ std::cout << "Leaf::operation1()" << num << std::endl; }
    Iterator* createIterator(){
        return new NullIterator();
    }
private:
    int num;
};
class Composite : public Compoment{
public:
    Composite(){}
    ~Composite(){
        std::cout << "~Composite()" << std::endl;
    }
    void operation(){
        std::cout << "Composite::operation()" << std::endl;
        for(int i = 0; i < coms.size(); i ++ ){
            coms[i]->operation();
        }
    }
    void operation1(){
        std::cout << "Composite::operation1()" << std::endl;
    }
    bool isComposite(){ return true; }
    void add(Compoment *com){ coms.push_back(com); }
    Compoment* findChild(int index){
        if(index < 0 || index >= coms.size()){
            return nullptr;
        }
        return coms[index];
    }
    Iterator* createIterator(){
        return new CompositeIterator(coms.createIterator());
    }
private:
    newVector coms;
};

void doCompositePattern(){
    std::cout << "-----------com1->operation()-----------" << std::endl;
    Compoment *com1 = new Composite();
    com1->add(new Leaf(1));
    com1->add(new Leaf(2));
    com1->add(new Leaf(3));
    com1->operation();
    std::cout << "-----------com2->operation()-----------" << std::endl;
    Compoment *com2 = new Composite();
    com2->add(new Leaf(4));
    com2->add(com1);
    com2->add(com1);
    com1->add(new Leaf(11));
    com2->operation();

    std::cout << "\n-----------iterator-----------" << std::endl;
    Iterator* iterator = com2->createIterator();
    while(iterator->hasNext()){
        iterator->next()->operation1();
    }
}

int main(){
    doCompositePattern();
    return 0;
}

 参考

​​​​​​​​​​​​​​C++设计模式——组合模式(composite pattern)_c++ 设计模式组合-CSDN博客

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