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《大话设计模式》解读06-原型模式

08/20 10:15
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上篇文章,介绍了《大话设计模式》的第8章——工厂方法。

本篇,来介绍《大话设计模式》的第9章——原型模式。并通过C++代码实现实例代码的功能。

1 原型模式

原型模式(Prototype):用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

原型模式的类图如下:

    Client:让一个原型克隆自身从而创建一个新的对象Prototype:原型类,声明一个克隆自身的接口ConcreatePrototype:具体原型类,实现一个克隆自身的操作

2 实例

背景:书中小故事,小菜要去找工作,准备了很厚一叠简历,大鸟在感慨他那时找工作的时候,都是手写简历,现在印简历就像印草纸一样,由此联想到代码中的复制粘贴。

题目:用代码的形式来实现简历类的功能,要求必须要有姓名,可以设置性别和年龄,可以设置工作经历,最终需要写三份简历。

2.1 版本一:单一简历类

版本一的实现比较简单,仅设计一个简历类。

2.1.1 简历类

简历类的实现如下:

    简历类构造时传入姓名作为参数调用设置个人信息方法SetPersonalInfo,可设置性别和年龄调用设置工作经历方法SetWorkExperience,可设置工作时间与工作的公司调用显示方法Display,可显示简历的完整内容
// 简历类
class Resume
{
public:
    Resume(std::string name)
    {
        m_name = name;
    }
    
    // 设置个人信息
    void SetPersonalInfo(std::string sex, int age)
    {
        m_sex  = sex;
        m_iAge = age;
    }    
    
    // 设置工作经历
    void SetWorkExperience(std::string timeArea, std::string company)
    {
        m_timeArea = timeArea;
        m_company  = company;
    }  
    
    // 显示
    void Display()
    {
        printf("%s %s %dn", m_name.c_str(), m_sex.c_str(), m_iAge);
        printf("工作经历:%s %sn", m_timeArea.c_str(), m_company.c_str());
    }

private:
    std::string m_name;
    std::string m_sex;
    int         m_iAge;
    std::string m_timeArea;
    std::string m_company;
};

2.1.2 主函数

首先,实例化三份简历,并分别设置具体的内容,

然后,就可以调用展示接口来显示出来了。

int main()
{
    // 实例化三份简历
    Resume a = Resume("大鸟");
    a.SetPersonalInfo("男", 29);
    a.SetWorkExperience("2018-2020", "XX公司");
    
    Resume b = Resume("大鸟");
    b.SetPersonalInfo("男", 29);
    b.SetWorkExperience("2018-2020", "XX公司");
    
    Resume c = Resume("大鸟");
    c.SetPersonalInfo("男", 29);
    c.SetWorkExperience("2018-2020", "XX公司");
    
    // 显示出来
    a.Display();
    b.Display();
    c.Display();
    
    return 0;
}

代码运行效果如下:

下面来看版本二。

2.2 版本二:原型模式

版本二,使用原型模型,设计了一个简历原型类,定义了简历所具有的基本信息及接口,简历类则继承简历原型类,

另外,工作经历设计为一个单独类,通过组合方式,作为简历类的一部分。

注1:书中代码使用的C#,C#中有MemberwiseClone方法进行拷贝,而C++中无此方法,因此需要重新实现一个Clone方法。

注2:对对象进行拷贝时,会涉及到浅拷贝与深拷贝的概念,而MemberwiseClone方法对于引用类型的对象,复制的是引用而不是复制对象,这样就会带来修改了复制后的对象,原对象也会被修改。因此,书中例子讲工作经历单独拎出来作为一个类,拷贝简历时,简历中的工作经历将为引用类型,以此来对比演示浅拷贝带来的影响。解决方法就是改为深拷贝,在工作经历类的内部也实现一个Clone方法。

2.2.1 工作经历类、简历原型类与简历类

这里需要实现三个类:

    工作经历类:作为简历的一部分,实现工作时间与对应的工作公司的信息,并提供克隆接口简历原型类:一个抽象类,定义了简历所具有的基本信息及接口,并提供克隆接口,实现简历克隆简历类:继承简历原型类,并实现简历原型中定义的方法
// 工作经历
class WorkExperience
{
public:
    WorkExperience() {}
    ~WorkExperience(){}
    
    WorkExperience(WorkExperience *work)
    {
        this->m_timeArea = work->m_timeArea;
        this->m_company  = work->m_company;
    }
    
    // 设置/获取工作时间
    void SetWorkTiemArea(std::string timeArea)
    {
        m_timeArea = timeArea;
    }  
    
    std::string GetWorkTiemArea()
    {
        return m_timeArea;
    }
    
    // 设置/获取工作公司
    void SetWorkCompany(std::string company)
    {
        m_company  = company;
    }
    
    std::string GetWorkCompany()
    {
        return m_company;
    } 
    
    // Clone
    WorkExperience *Clone()
    {
        return new WorkExperience(this);
    } 
    
private:
    std::string m_timeArea;
    std::string m_company;
};

// 简历原型类
class Prototype
{
public:
    virtual void SetPersonalInfo(std::string sex, int age) = 0;
    virtual void Display() = 0;
    virtual Prototype *Clone() = 0;
    
protected:
    std::string m_name;
    std::string m_sex;
    int         m_iAge;    
    std::string m_timeArea;
    std::string m_company;
};

// 简历类
class Resume : public Prototype
{
public:
    Resume(std::string name)
    {
        m_name  = name;
        m_pWork = new WorkExperience();
    }
    
    ~Resume()
    {
        if (m_pWork)
        {
            delete m_pWork;
        }
    }
    
    // 设置个人信息
    void SetPersonalInfo(std::string sex, int age)
    {
        m_sex  = sex;
        m_iAge = age;
    }   
     
    // 设置工作经历
    void SetWorkExperience(std::string timeArea, std::string company)
    {
        m_pWork->SetWorkTiemArea(timeArea);
        m_pWork->SetWorkCompany(company);
    }  
    
    // 显示
    void Display()
    {
        printf("%s %s %dn", m_name.c_str(), m_sex.c_str(), m_iAge);
        printf("工作经历:%s %sn", m_pWork->GetWorkTiemArea().c_str(), m_pWork->GetWorkCompany().c_str());
    }
    
    Resume *Clone()
    {
        Resume *pClone = new Resume(m_name);
        pClone->SetPersonalInfo(m_sex, m_iAge);
        return pClone;
    }
    
private:
    WorkExperience *m_pWork;
};

2.2.2 主函数

首先,实例化了一个简历A,并设置一些基础信息。

然后,通过克隆的方式,产生简历B与简历C,并对简历B与简历C进行个性化修改。

最后,调用显示接口显示简历的内容。

int main()
{
    // 实例化三份简历
    Resume a = Resume("大鸟");
    a.SetPersonalInfo("男", 29);
    a.SetWorkExperience("2018-2020", "XX公司");
    
    Resume *b = a.Clone();
    b->SetWorkExperience("2018-2021", "YY公司");
    
    Resume *c = a.Clone();
    c->SetPersonalInfo("男", 24);
    c->SetWorkExperience("2018-2022", "ZZ公司");
    
    // 显示出来
    a.Display();
    b->Display();
    c->Display();
    
    delete b;
    delete c;
      
    return 0;
}

代码运行效果如下:

原型模式的主要特点在于设计了一个克隆方法,通过克隆,将当前对象的当前状态做一个拷贝,形成一个新的对象,注意体会这里的“当前状态”,它不是初始状态,而是在程序运行到某一时刻时其内部属性的最新状态。

总结

本篇介绍了设计模式中的原型模式,并通过简历编写的实例,使用C++编程,来演示原型模式的使用。

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控制科学与工程硕士,日常分享单片机、嵌入式、C/C++、Linux等学习经验干货~