GOF的C++软件设计模式的分类和模式名称

“GOF” 指的是 “Gang of Four”，即“四人帮”，他们是指 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides。这四位作者在其著作《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》中定义了23种设计模式，这些模式被广泛应用于软件开发中。根据他们解决问题的性质，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。

1. 创建型模式（Creational Patterns）

创建型模式主要关注如何创建对象，目的是通过使用不同的方式来创建对象，从而增强程序的灵活性和可复用性。

• 单例模式（Singleton）：确保一个类仅有一个实例，并提供全局访问点。
• 工厂方法模式（Factory Method）：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类。
• 抽象工厂模式（Abstract Factory）：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。
• 建造者模式（Builder）：使用多个简单的对象一步步构建成一个复杂的对象。
• 原型模式（Prototype）：通过复制已有的实例来创建新的对象，而不是通过类构造。

2. 结构型模式（Structural Patterns）

结构型模式关注类或对象的组合，旨在通过组合现有类或对象来形成更大的结构。

• 适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
• 桥接模式（Bridge）：将抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立变化。
• 组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示部分-整体的层次结构。
• 装饰模式（Decorator）：动态地给对象添加职责或行为。
• 外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口。
• 享元模式（Flyweight）：通过共享对象来减少内存占用，适用于大量相似对象的场景。
• 代理模式（Proxy）：通过代理对象控制对某个对象的访问，通常用于控制对象的访问或增加额外的功能。

3. 行为型模式（Behavioral Patterns）

行为型模式主要关注对象之间的交互，提供了对象之间的责任分配和通信方式。

• 责任链模式（Chain of Responsibility）：将请求的发送者和接收者解耦，让多个对象都有机会处理请求。
• 命令模式（Command）：将请求封装为一个对象，从而使你可以对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。
• 解释器模式（Interpreter）：提供一种语言的文法的解释器，主要用于构建语言解析器。
• 迭代器模式（Iterator）：提供一种方法访问一个集合对象中的各个元素，而不暴露该对象的内部表示。
• 中介者模式（Mediator）：用一个中介对象封装一系列的对象交互，促进松耦合。
• 备忘录模式（Memento）：在不破坏封装的情况下，捕获对象的内部状态，并在适当时刻恢复。
• 观察者模式（Observer）：定义对象之间的一对多依赖关系，以便当一个对象改变状态时，所有依赖于它的对象都得到通知并自动更新。
• 状态模式（State）：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，使状态的改变看起来像是改变了对象。
• 策略模式（Strategy）：定义一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互换。
• 模板方法模式（Template Method）：在一个方法中定义一个算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中。
• 访问者模式（Visitor）：表示一个作用于某种数据结构中的各元素的操作，能够在不修改数据结构的前提下定义新的操作。

关注的问题

GOF设计模式着重解决以下问题：

• 创建问题：如何有效创建对象与控制对象的生命周期（如单例或工厂模式）。
• 结构问题：如何更高效地组合不同的类和对象以形成复杂的结构（如组合或适配器模式）。
• 行为问题：如何高效地处理对象之间的交互和责任分配（如观察者、命令和策略模式）。

设计模式的使用不仅可以提升代码的可读性和可维护性，还能提高代码的复用性和灵活性。理解这些模式及其应用场景将有助于设计出更高质量的软件系统。