设计模式之组合模式（Composite）的C++实现

1、组合模式的提出

在软件开发过程中，使用者Client过多依赖所操作对象内部的实现结构，如果对象内部的实现结构频繁发生变化，则使用者的代码结构将要频繁地修改，不利于代码地维护和扩展性；组合模式可以解决此类问题。组合模式可以使用者代码与复杂地操作对象结构进行解耦，根据操作对象的实现结构抽象出一个的基类，让操作对象内部根据需求变化实现复杂数据地操作接口，则使用者使用操作对象提供的统一接口就可完成功能。

2、需求描述

有根节点、子节点、叶子节点，这三种节点都有自己的名字。操作规则：根节点下面可以添加子节点和叶子节点；子节点下面可以添加子子节点和叶子节点；叶子节点下面不能再添加其他节点。

设计一个功能代码，模拟上面的节点添加规则，使用者可以访问这些节点的数据结构。

3、功能实现

（1）UML图如下：

                           

 （2）代码实现如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>class Component
{
protected:std::string m_strName;
public:Component(std::string name):m_strName(std::move(name)){};virtual void operation() const =0;std::string getName(){return m_strName;};virtual ~Component(){};
};class Leaf:public Component
{
public:explicit Leaf(std::string name):Component(name){};virtual void operation() const override{std::cout << "Leaf: " << m_strName << std::endl;};
};class Composite:public Component
{
private:std::vector<Component*>m_vecChildren;
public:explicit Composite(std::string name):Component(name){};void add(Component* p){m_vecChildren.emplace_back(p);};void remove(Component* p){for (auto it = m_vecChildren.begin(); it != m_vecChildren.end(); it++) {if (*it == p) {m_vecChildren.erase(it);std::cout << m_strName << " remove: " << p->getName() << std::endl;break;}}};void operation() const override {std::cout << "Composite: " << m_strName << std::endl;for (const auto& child : m_vecChildren) {child->operation();}}~Composite(){std::vector<Component*>().swap(m_vecChildren);std::cout << "~Composite() " << std::endl;}
};
class Client
{
public:void doWork(){// 创建叶节点Component* leafNode1 = new Leaf("leafNode 1");Component* leafNode2 = new Leaf("leafNode 2");Component* leafNode3 = new Leaf("leafNode 3");// 创建容器子节点Composite* childNode1 = new Composite("childNode 1");Composite* childNode2 = new Composite("childNode 2");// 将叶节点添加到容器子节点中childNode1->add(leafNode1);childNode1->add(leafNode2);childNode2->add(leafNode3);// 将容器节点添加到根容器中Composite* rootNode = new Composite("rootNode");rootNode->add(childNode1);rootNode->add(childNode2);// 调用根容器的操作方法，将逐层遍历整个组合结构并调用每个节点的操作方法rootNode->operation();//移除节点std::cout << "\n" << std::endl;childNode1->remove(leafNode2);rootNode->remove(childNode2);std::cout << "\n" << std::endl;// 调用根容器的操作方法，将逐层遍历整个组合结构并调用每个节点的操作方法rootNode->operation();delete leafNode1;delete leafNode2;delete leafNode3;delete childNode1;delete childNode2;delete rootNode;leafNode1 = nullptr;leafNode2 = nullptr;;leafNode3 = nullptr;;childNode1 = nullptr;;childNode2 = nullptr;;rootNode = nullptr;;}
};
int main()
{Client obj;obj.doWork();return 0;
}

 程序运行结果如下：