C++设计模式--Prototype 原型模式 和 Builder 构建器

“对象创建”模式
通过“对象创建” 模式绕开new，来避免对象创建（new）过程中所导致的紧耦合（依赖具体类），从而支持对象创建的稳定。它是接口抽象之后的第一步工作。
典型模式
•Factory Method
•Abstract Factory
•Prototype
•Builder

1. Prototype 原型模式

动机(Motivation)

1. 在软件系统中，经常面临着“某些结构复杂的对象"的创建工作；由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是它们却拥有比较稳定一致的接口。
2. 如何应对这种变化？如何向“客户程序(使用这些对象的程序) "隔离出“这些易变对象”，从而使得“依赖这些易变对象的客户程序"不随着需求改变而改变?

代码示例
首先看一下工厂模式的代码

//抽象类
class ISplitter{
public:
    virtual void split()=0;
    virtual ~ISplitter(){}
};

//工厂基类
class SplitterFactory{
public:
    virtual ISplitter* CreateSplitter()=0;
    virtual ~SplitterFactory(){}
};

将两个类合并，将CreateSplitter函数重命名为Clone函数，得到代码如下

//抽象类
class ISplitter{
public:
    virtual void split()=0;
    virtual ISplitter* clone()=0; //通过克隆自己来创建对象
    
    virtual ~ISplitter(){}
};

//具体类
class BinarySplitter : public ISplitter{
public:
    virtual ISplitter* clone(){
        return new BinarySplitter(*this); // 通过拷贝构造函数创建对象
    }
};

class TxtSplitter: public ISplitter{
public:
    virtual ISplitter* clone(){
        return new TxtSplitter(*this);
    }
};

class PictureSplitter: public ISplitter{
public:
    virtual ISplitter* clone(){
        return new PictureSplitter(*this);
    }
};

class MainForm : public Form
{
    ISplitter*  prototype;//原型对象

public:
    
    MainForm(ISplitter*  prototype){
        this->prototype=prototype;
    }
    
	void Button1_Click(){

		ISplitter * splitter=
            prototype->clone(); //克隆原型得到一个新对象
        
        splitter->split();
        
	}
};

模式定义
使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象。

什么时候使用
对于结构复杂的对象，有一个对象已经达到比较好的状态，将其作为原型，可以克隆出许多。

要点总结

1. Prototype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型(易变类)之间的耦合关系，它同样要求这些“易变类”拥有“稳定的接口"。
2. Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”采用"原型克隆"的方法来做，它使得我们可以非常灵活地动态创建“拥有某些稳定接口"的新对象——所需工作仅仅是注册一个新类的对象(即原型)然后在任何需要的地方Clone.
3. Prototype模式中的Clone方法可以利用某些框架中的序列化来实现深拷贝。

网友对原型的介绍 https://www.cnblogs.com/iplus/archive/2012/05/02/4490233.html

2. Builder 构建器

动机（Motivation）
在软件系统中，有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。
如何应对这种变化？如何提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”不随着需求改变而改变？

代码示例
游戏里面建房子，可以建茅草屋、砖瓦房等等。但有几个流程是固定的，例如打地基、建墙壁、建房顶等等。不同房子的墙壁、窗子等等可能是不一样的。

class House{
public:
    // 建房子的流程，稳定的（很像模板方法）
	void Init(){ // 初始化
		this->BuildPart1();
		for (int i = 0; i < 4; i++){
			this->BuildPart2();
		}
		bool flag = this->BuildPart3();
		if (flag){
			this->BuildPart4();
		}
		this->BuildPart5();
	}
    
    virtual ~House(){}
	
protected:
	// 建房子的具体步骤，可能是变化的，所以定为虚函数
    virtual void BuildPart1()=0;
    virtual void BuildPart2()=0;
    virtual void BuildPart3()=0;
    virtual void BuildPart4()=0;
    virtual void BuildPart5()=0;
};

class StoneHouse: public House{
	//...

protected:	
	//重写虚函数
    virtual void BuildPart1(){

	}
    virtual void BuildPart2(){

	}
    virtual void BuildPart3(){

	}
    virtual void BuildPart4(){

	}
    virtual void BuildPart5(){

	}
};

int main(){
	House* pHouse = new StoneHouse();// 构建对象
	pHouse->Init();
}

在C++中，如果在构造函数里面调用虚函数，是静态绑定，所以不能将Init函数中的内容变为构造函数。
在StoneHouse等子类中，对虚函数进行重写，当时构造过程Init是不变的。到这里已经基本完成了Build模式。但仍有优化空间：
将对象的表示和构建进行拆分。

// 将House和Housebuilder分离
class House{ //对象的表示
    //....
};

class HouseBuilder { // 对象的构建
public:
    House* GetResult(){
        return pHouse;
    }
    virtual ~HouseBuilder(){}
protected:    
    House* pHouse;
	virtual void BuildPart1()=0;
    virtual void BuildPart2()=0;
    virtual void BuildPart3()=0;
    virtual void BuildPart4()=0;
    virtual void BuildPart5()=0;
	
};

class StoneHouse: public House{
    
};

class StoneHouseBuilder: public HouseBuilder{
protected:
    
    virtual void BuildPart1(){
        //pHouse->Part1 = ...;
    }
    virtual void BuildPart2(){
        
    }
    virtual void BuildPart3(){
        
    }
    virtual void BuildPart4(){
        
    }
    virtual void BuildPart5(){
        
    }
    
};


class HouseDirector{
    
public:
    HouseBuilder* pHouseBuilder;
    
    HouseDirector(HouseBuilder* pHouseBuilder){ // 构造函数，传入具体类型
        this->pHouseBuilder=pHouseBuilder;
    }
    
    House* Construct() { // 稳定的
    
		pHouseBuilder->BuildPart1();
		for (int i = 0; i < 4; i++){
			pHouseBuilder->BuildPart2();
		}
		bool flag = pHouseBuilder->BuildPart3();
		if (flag){
			pHouseBuilder->BuildPart4();
		}
		pHouseBuilder->BuildPart5();
              
        return pHouseBuilder->GetResult();
    }
};

模式定义
将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程(稳定)可以创建不同的表示(变化)。

Director相当于HouseDirector，是稳定的，Builder相当于HouseBuilder，也是稳定的，ConcreteBuilder相当于StoneHouseBuilder，是变化的。如果类不是很复杂，Builder和Director可以合在一起，不用拆分。

要点总结
Builder 模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”。在这其中“分步骤”是一个稳定的算法，而复杂对象的各个部分则经常变化。
变化点在哪里，封装哪里—— Builder模式主要在于应对“复杂对象各个部分”的频繁需求变动。其缺点在于难以应对“分步骤构建算法”的需求变动。
在Builder模式中，要注意不同语言中构造器内调用虚函数的差别（C++ vs. C#) 。