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C++设计模式教程

1设计模式基础

1.1设计模式概述

设计模式是软件工程中的一种通用解决方案，它描述了在软件设计中遇到的常见问题以及解决这些问题的可重用设计。设计模式不是完成的代码，而是一种模板，指导开发者如何在特定情况下解决问题。在C++中，设计模式的实现依赖于语言的特性，如多态、模板、命名空间等。

设计模式可以分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。每种模式都有其特定的用途和实现方式。

1.2设计模式的分类

1.2.1创建型模式

创建型模式关注的是对象的创建方式，它们提供了一种在创建对象时隐藏创建逻辑的方式，同时让创建过程更加灵活。在C++中，常见的创建型模式包括：

1.2.1.1单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。以下是一个C++中的单例模式实现示例：

#includeiostream

#includemutex

classSingleton{

public:

staticSingletongetInstance(){

std::call_once(initInstanceFlag,Singleton::initSingleton);

return*instance;

}

Singleton(constSingleton)=delete;

Singletonoperator=(constSingleton)=delete;

voiddoSomething(){

std::coutSingletondoingsomething.std::endl;

}

private:

staticSingleton*instance;

staticstd::once_flaginitInstanceFlag;

Singleton(){}

};

Singleton*Singleton::instance=nullptr;

std::once_flagSingleton::initInstanceFlag;

voidSingleton::initSingleton(){

instance=newSingleton();

}

intmain(){

Singletons1=Singleton::getInstance();

Singletons2=Singleton::getInstance();

s1.doSomething();

s2.doSomething();

return0;

}

在这个例子中，我们使用了std::call_once和std::once_flag来确保Singleton类的实例只在第一次调用getInstance时创建。doSomething方法展示了如何使用单例实例。

1.2.2结构型模式

结构型模式关注的是如何组合类或对象以获得更大的结构。在C++中，常见的结构型模式包括：

1.2.2.1适配器模式

适配器模式允许不兼容的接口协同工作，通过创建一个适配器类来包装已有的类接口。以下是一个C++中的适配器模式实现示例：

#includeiostream

classTarget{

public:

virtualvoidrequest()=0;

};

classAdaptee{

public:

voidspecificRequest(){

std::coutAdapteespecificrequest.std::endl;

}

};

classAdapter:publicTarget{

Adaptee*adaptee;

public:

Adapter(Adaptee*adaptee):adaptee(adaptee){}

voidrequest()override{

adaptee-specificRequest();

}

};

intmain(){

Adapteeadaptee;

Adapteradapter(adaptee);

adapter.request();

return0;

}

在这个例子中，Adaptee类有一个specificRequest方法，但Target接口需要一个request方法。Adapter类通过继承Target并包含Adaptee的