揭秘C++设计模式：实战案例分析，解锁高效编程之道

引言

C++作为一门历史悠久且强大的编程语言，其设计模式的应用对于提高代码的可读性、可维护性和可扩展性具有重要意义。本文将深入探讨C++中的几种经典设计模式，并通过实战案例分析，帮助读者解锁高效编程之道。

一、单例模式（Singleton）

1.1 模式简介

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。在C++中，单例模式常用于管理那些需要全局访问的类，如数据库连接、日志系统等。

1.2 实战案例

以下是一个使用C++实现的单例模式示例：

#include <iostream> class Singleton { private: static Singleton* instance; Singleton() {} Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; public: static Singleton* getInstance() { if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return instance; } void doSomething() { std::cout << "Doing something..." << std::endl; } }; Singleton* Singleton::instance = nullptr; int main() { Singleton* s1 = Singleton::getInstance(); Singleton* s2 = Singleton::getInstance(); s1->doSomething(); s2->doSomething(); return 0; }

1.3 分析

在这个例子中，Singleton类通过私有构造函数、复制构造函数和赋值运算符来防止外部创建多个实例。getInstance方法用于获取单例实例。

二、工厂模式（Factory）

2.1 模式简介

工厂模式用于创建对象，而不直接指定对象的具体类。它将对象的创建和使用分离，使代码更加灵活和可扩展。

2.2 实战案例

以下是一个使用C++实现的工厂模式示例：

#include <iostream> #include <memory> class ProductA { public: void use() { std::cout << "Using Product A..." << std::endl; } }; class ProductB { public: void use() { std::cout << "Using Product B..." << std::endl; } }; class Factory { public: std::shared_ptr<Product> createProduct(int type) { if (type == 1) { return std::make_shared<ProductA>(); } else if (type == 2) { return std::make_shared<ProductB>(); } return nullptr; } }; class Product { public: virtual void use() = 0; virtual ~Product() {} }; int main() { Factory factory; auto product = factory.createProduct(1); if (product) { product->use(); } product = factory.createProduct(2); if (product) { product->use(); } return 0; }

2.3 分析

在这个例子中，Factory类负责创建ProductA和ProductB对象。通过传递一个类型参数，createProduct方法返回相应类型的Product对象。

三、观察者模式（Observer）

3.1 模式简介

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

3.2 实战案例

以下是一个使用C++实现的观察者模式示例：

#include <iostream> #include <vector> #include <functional> class Subject { private: std::vector<std::function<void()>> observers; public: void addObserver(std::function<void()> observer) { observers.push_back(observer); } void notify() { for (auto& observer : observers) { observer(); } } }; class Observer { public: virtual void update() = 0; }; class ConcreteObserver : public Observer { public: void update() override { std::cout << "Observer notified..." << std::endl; } }; int main() { Subject subject; Observer observer = ConcreteObserver(); subject.addObserver(std::bind(&Observer::update, &observer)); subject.notify(); return 0; }