组合模式(Composite Pattern)C++

上一节:桥接模式(Bridge Pattern) C++

文章目录

  • 0.理论
    • 1.目的与应用场景
    • 2.实现方式
  • 1.实践

0.理论

组合模式(Composite Pattern)是一种结构型设计模式,用于将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得客户端通过一个统一的接口操作单个对象和组合对象,这简化了客户端的使用,同时支持树形结构的复杂性管理。

1.目的与应用场景

组合模式的主要目的是让单个对象和组合对象的使用有一致性,它主要用于以下场景:

  • 当你希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异时。
  • 当你希望以相同的方式处理单个对象和组合对象时。

这种模式特别适用于那些希望能够将对象组合成树状结构,以表示整体-部分层次结构的场景。例如,图形界面组件、文件系统目录结构、公司组织结构等都可以用组合模式来表示。

2.实现方式

  • Component(抽象组件):定义了叶子和容器对象的共有接口和行为(如添加、移除子对象的操作),使得客户端可以通过一个统一的接口处理单个对象和组合对象。
  • Leaf(叶子组件):表示叶子节点对象,叶子节点没有子节点,实现了抽象组件的行为。
  • Composite(组合组件):定义有子部件的那些对象的行为,存储子部件,实现了在抽象组件中与子部件有关的操作和接口。

在这里插入图片描述



1.实践

在游戏开发中,组合模式可以用于表示游戏中的菜单系统、UI组件层次、游戏角色的装备系统等,其中每个部分既可以是一个单一对象,也可以是一个由多个对象组成的复合对象。

假设我们正在开发一个游戏,其中包含一个角色,这个角色可以装备多种物品,如武器、护甲等。每种装备又可以包含更多的子部件(例如,护甲可以包括头盔、胸甲、护腿等)。我们希望设计一个系统,允许角色装备单个物品或物品的组合,同时能够统一处理这些物品或物品组合。

Component(抽象组件)

定义一个表示装备部件的Component接口:

// 装备组件接口
class Equipment {
public:
    virtual void display() const = 0;
    virtual ~Equipment() {}
};

Leaf(叶子组件)

实现Leaf节点,表示没有子部件的单一装备:

// 单一装备,如武器或特定类型的护甲
class SimpleEquipment : public Equipment {
    std::string name;
public:
    SimpleEquipment(const std::string& name) : name(name) {}
    void display() const override {
        std::cout << "Equipment: " << name << std::endl;
    }
};

Composite(组合组件)

实现Composite类,表示可以包含其他装备(子部件)的复合装备:

// 复合装备,可以包含多个装备,如完整的护甲套装
class CompositeEquipment : public Equipment {
    std::string name;
    std::vector<Equipment*> children;
public:
    CompositeEquipment(const std::string& name) : name(name) {}
    void add(Equipment* equipment) {
        children.push_back(equipment);
    }
    void display() const override {
        std::cout << "Composite Equipment: " << name << std::endl;
        for(const auto& child : children) {
            child->display();
        }
    }
};


现在,我们可以创建具体的装备和装备组合,并展示它们:

// 创建具体装备
Equipment* sword = new SimpleEquipment("Sword");
Equipment* shield = new SimpleEquipment("Shield");

// 创建一个护甲套装,包含头盔和胸甲
CompositeEquipment* armorSet = new CompositeEquipment("Armor Set");
armorSet->add(new SimpleEquipment("Helmet"));
armorSet->add(new SimpleEquipment("Chestplate"));

// 创建一个角色的装备组合,包括武器、护盾和护甲套装
CompositeEquipment* characterEquipment = new CompositeEquipment("Character Equipment");
characterEquipment->add(sword);
characterEquipment->add(shield);
characterEquipment->add(armorSet);

// 展示角色的所有装备
characterEquipment->display();

在这个例子中,无论是单个装备还是由多个装备组成的装备套装,都被统一地处理和展示。这体现了组合模式的强大之处:客户代码可以以统一的方式处理单个对象和组合对象,从而简化了客户代码的复杂度。这在游戏开发中尤为重要,因为游戏中的物体和实体往往具有复杂的层次结构。

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