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设计模式是软件开发中的重要组成部分#xff0c;建造者模式是创建型设计模式中的一种。建造者模式旨在逐步构造复杂对象#xff0c;将对象的构造与其表示分离#xff0c;从而使得同样的构建过程可以创建不同的…篇四“建造者模式逐步构造复杂对象”
设计模式是软件开发中的重要组成部分建造者模式是创建型设计模式中的一种。建造者模式旨在逐步构造复杂对象将对象的构造与其表示分离从而使得同样的构建过程可以创建不同的表示。在C中建造者模式广泛应用于构建复杂对象的场景让我们一起深入了解其核心思想和使用方法并通过示例代码展示在C中如何应用建造者模式来构造复杂对象。
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1. 建造者模式的核心思想和使用方法 建造者模式是创建型设计模式其核心思想是将一个复杂对象的构建过程与其表示分离使得同样的构建过程可以创建不同的表示。在建造者模式中我们定义一个抽象建造者类用于规范产品的构建过程并由具体建造者类来实现该接口。然后使用指挥者类来控制建造过程最终构建出复杂对象。
建造者模式的使用方法如下
定义抽象建造者类规范产品的构建过程包括构建部件和组装产品等方法。定义具体建造者类实现抽象建造者接口负责实际构建产品的过程。定义产品类表示最终构建出的复杂对象。定义指挥者类控制建造过程根据具体的建造者类来构建产品。
2. C中应用建造者模式构造复杂对象的示例代码 在C中我们将以创建一个复杂的电脑对象为例来展示建造者模式的应用。
a. 定义抽象建造者类
// ComputerBuilder.h
class ComputerBuilder {
public:virtual ~ComputerBuilder() {}virtual void buildCPU() 0;virtual void buildMemory() 0;virtual void buildStorage() 0;virtual void buildGPU() 0;virtual Computer* getResult() 0;
};b. 定义具体建造者类
// HighPerformanceComputerBuilder.h
#include ComputerBuilder.hclass HighPerformanceComputerBuilder : public ComputerBuilder {
public:HighPerformanceComputerBuilder() {computer_ new Computer();}void buildCPU() override {computer_-setCPU(High-performance CPU);}void buildMemory() override {computer_-setMemory(16GB);}void buildStorage() override {computer_-setStorage(512GB SSD);}void buildGPU() override {computer_-setGPU(NVIDIA GeForce RTX 3080);}Computer* getResult() override {return computer_;}private:Computer* computer_;
};// StandardComputerBuilder.h
#include ComputerBuilder.hclass StandardComputerBuilder : public ComputerBuilder {
public:StandardComputerBuilder() {computer_ new Computer();}void buildCPU() override {computer_-setCPU(Standard CPU);}void buildMemory() override {computer_-setMemory(8GB);}void buildStorage() override {computer_-setStorage(256GB SSD);}void buildGPU() override {computer_-setGPU(Integrated GPU);}Computer* getResult() override {return computer_;}private:Computer* computer_;
};c. 定义产品类
// Computer.h
#include iostream
#include stringclass Computer {
public:void setCPU(const std::string cpu) {cpu_ cpu;}void setMemory(const std::string memory) {memory_ memory;}void setStorage(const std::string storage) {storage_ storage;}void setGPU(const std::string gpu) {gpu_ gpu;}void showInfo() const {std::cout CPU: cpu_ std::endl;std::cout Memory: memory_ std::endl;std::cout Storage: storage_ std::endl;std::cout GPU: gpu_ std::endl;}private:std::string cpu_;std::string memory_;std::string storage_;std::string gpu_;
};d. 定义指挥者类
// Director.h
#include ComputerBuilder.hclass Director {
public:void setBuilder(ComputerBuilder* builder) {builder_ builder;}Computer* construct() {builder_-buildCPU();builder_-buildMemory();builder_-buildStorage();builder_-buildGPU();return builder_-getResult();}private:ComputerBuilder* builder_;
};e. 使用建造者模式构造复杂对象
// main.cpp
#include Computer.h
#include Director.h
#include HighPerformanceComputerBuilder.h
#include StandardComputerBuilder.hint main() {Director director;HighPerformanceComputerBuilder highPerformanceBuilder;StandardComputerBuilder standardBuilder;// 构建高性能电脑director.setBuilder(highPerformanceBuilder);Computer* highPerformanceComputer director.construct();std::cout High Performance Computer: std::endl;highPerformanceComputer-showInfo();delete highPerformanceComputer;std::cout std::endl;// 构建标准电脑director.setBuilder(standardBuilder);Computer* standardComputer director.construct();std::cout Standard Computer: std::endl;standardComputer-showInfo();delete standardComputer;return 0;
}在上述示例中我们定义了抽象建造者类ComputerBuilder并创建了两个具体建造者类HighPerformanceComputerBuilder和StandardComputerBuilder。产品类Computer表示要构建的复杂对象。指挥者类Director负责控制建造过程并使用不同的建造者来构建不同的复杂对象。
** 3.建造者模式的代码解析
在建造者模式中抽象建造者类ComputerBuilder定义了产品的构建过程包括构建CPU、内存、存储和GPU等部件并提供了获取最终产品的方法getResult()。具体建造者类HighPerformanceComputerBuilder和StandardComputerBuilder分别实现了抽象建造者接口负责实际构建高性能电脑和标准电脑的过程。产品类Computer表示最终构建出的复杂对象其中包含CPU、内存、存储和GPU等部件并提供了显示电脑信息的方法showInfo()。指挥者类Director负责控制建造过程通过setBuilder()方法设置具体的建造者然后调用其构建方法逐步构造复杂对象。
4. 总结 建造者模式是创建型设计模式其核心思想是逐步构造复杂对象将对象的构建与表示分离使得同样的构建过程可以创建不同的表示。在C中通过定义抽象建造者类和具体建造者类以及产品类和指挥者类实现了建造者模式的应用。建造者模式使得构建过程更加灵活和可控同时提高了代码的可维护性和可复用性。
希望本文能够帮助您更好地理解建造者模式的原理和在C中的应用。在后续的专栏文章中我们将继续介绍更多设计模式的知识包括原理、详细介绍、示例代码和代码解析帮助您深入学习和应用设计模式。
参考文献
Gamma, E., Helm, R., Johnson, R., Vlissides, J. (1994). Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley Professional.C Core Guidelines: https://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines
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