C++设计模式介绍与分类

目录

一、设计模式定义

二、设计模式的优点

三、设计模式缺点

四、设计模式中的抽象思维

五、抽象的方法

六、设计模式应用场景

七、设计模式分类

附加知识

（1）C++面向对象三种访问修饰符

（2）父类析构函数必须为虚函数

（3）override关键字使用

（4）final关键字使用

（5）父类对象可以与子类对象相互转化吗？

（6）虚函数、虚函数表介绍

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一、设计模式定义

     是一套被反复使用的代码设计经验的总结，是经过提炼的出色设计方法。设计模式主要是指面向对象这种编程模型下的设计模式。

二、设计模式的优点

设计模式一般应用于大型项目中，设计模式可以使各模块之间的代码灵活性和可复用性增强。
灵活性是指：可扩展性和低耦合型；增加新的功能，不需要大范围修改代码。
可复用性是指：可以到处重复使用，面向对象的三大特性：封装、继承、多态。泛型编程。面向对象程序设计原则之一：单一原则（一个类只干好一件事，不涉及其他事物）

三、设计模式缺点

 代码的复杂度增加，增加了学习和阅读的负担，设计模式在一定程序会降低代码运行效率（对于带来的优点其下降运行效率一般可忽略）。
应用设计模式不当导致的代码灵活性、可复用性、可读性下降。

四、设计模式中的抽象思维

抽象思维强调对象的本质属性，主要用于一些软件设计中的解耦合的过程。
抽象思维的概念：能从事物中抽取出或者提炼出一些本质的，共性的内容，把这些共性的内容组合到一起封装成一个类或者方法。继承抽象类的子类都有不同的特点进行扩展。

五、抽象的方法

1、分解法：把一个复杂的事物分解成若干个单一功能的事物。
2、抽象法：从每个简单的事物中，抽象出本质的内容，封装起来。

六、设计模式应用场景

通常应用于大型项目（几万到几十万行代码及以上项目），不建议应用于小型项目（小型项目要是适合也可使用设计模式）。对于大量重复性代码，需要使用设计模式进行设计，提高代码扩展性。

七、设计模式分类

常用的设计模式可以分为三大类：行为型模式、创建型模式、结构型模式
（1）创建型模式有6种：简单工厂模式(Simple Factory)、工厂方法模式(Factory Method)、抽象工厂模式(Abstract Factory)、单例模式(Singleton)、原型模式(Prototype)、建造者模式(Builder)。
（2）结构性模式有7种：装饰模式(Decorator)、外观模式(Facade)、组合模式(Composite)、享元模式(Flyweight)、代理模式(Proxy)、适配器模式(Adapter)、桥接模式(Bridge)
（3）行为型模式包括的设计模式有11种：模板方法模式(Template Method)、策略模式(Strategy)、观察者模式(Observer)、命令模式(Command)、迭代器模式(Iterator)、状态模式(State)、
    中介模式(Mediator)、备忘录模式(Memento)、职责链模式(Chain Of Responsibility)、解释器模式(Interpreter)、访问者模式(Visitor)。
    
创建型模式定义：关注如何创建对象，将对象的创建和使用相互分离（解耦），取代传统对象创建方式带来的扩展性差的问题。
结构型模式：关注对象之间的关系。涉及如何组合各种对象以便获得更加灵活的结构，通过继承以及更多的关系组合获得更加灵活的程序结构。达到简化设计模式。
行为模式定义：关注对象的行为或者交互方面的内容，主要涉及算法和对象之间的职责分配。通过使用对象组合，行为模式可以描述一组对象如何协作来完成一个整体任务。

注意：设计模式代码一般不是一次设计设计好的，是多次修改而成。软件开发需求变化是频繁的，尝试寻找变化点，把变化部分和稳定部分分离开发，在变化的地方使用设计模式。

附加知识

设计模式主要利用类的多态、继承、封装方法对事物进行抽象设计。并对共用的属性和方法抽象成基类，对变化的属性使用虚函数进行多态设计。对面向对象的相关知识点可以进行回顾

（1）C++面向对象三种访问修饰符

public: 允许该类函数、子类函数、友元函数、该类对象可以访问。
protected:只允许该类函数、子类函数、友元函数可以访问。
private:只允许奔雷的成员函数可以访问。

具体可参考：

C++中public、protected、private的区别_风雨也无晴的博客-CSDN博客

友元(友元函数、友元类和友元成员函数) C++_夜雨听萧瑟的博客-CSDN博客
    

（2）父类析构函数必须为虚函数

定义父类对象初始化时，让父类对象实际指向子类。同时父类析构函数必须为虚函数，这样在父类对象析构时，不会调用子类的虚构函数，导致子类的对象不能释放，造成子类对象的内存泄露。具体可参考：为什么父类析构函数必须为虚函数_父类析构函数不是虚函数会怎么样_IM-STONE的博客-CSDN博客

（3）override关键字使用

在子类中重写父类的虚函数时，在其后面加上override关键字，如果父类不存在该虚函数，则编译不通过。

class A
{
public:virtual void FunA()=0; //纯虚函数，子类必须实现该函数。virtual int  FunB(){}; //虚函数，子类可以重写，也可以不用重写
}class B:public A
{public:void FunA()override{};int FunB()override{};
}

C++:重载，重定义，重写的区别_重定义和重写的区别__来信的博客-CSDN博客

（4）final关键字使用

如果当前类不能有派生类，则可以在类后面添加关键字final；如果不想该虚函数不被重写，在该虚函数后面添加final。如果继承final类或者重载final修饰的函数，会导致编译报错。

class A final  //用法1：该类不能被继承。
{}class B
{
public:virtual void fun()final{}; //用法2：该虚函数不能被重写。
}

C++ final关键字_mayue_csdn的博客-CSDN博客

（5）父类对象可以与子类对象相互转化吗？

 父类对象与子类对象可以相互转换，前提是父类对象一定是用子类对象初始化的。子类对象是对父类对象的扩展，子类属性一般是大于父类属性。

具体分析可参考：父类对象和子类对象之间可以相互转换吗_父对象转成子对象_扶公瑾以苏的博客-CSDN博客

（6）虚函数、虚函数表介绍

可参考下面链接

(超重要)构造函数为什么不能为虚函数？析构函数为什么要虚函数？_构造函数能不能为虚函数_HeisenbergWDG的博客-CSDN博客

C++中虚函数、虚指针和虚表详解_bob62856的博客-CSDN博客

 C++中的虚函数表和虚函数在内存中的位置_虚函数表存在什么位置_HerofH_的博客-CSDN博客