C++设计模式第四讲

1、C+设计模式教程第四讲：UIPLib设计模式(一) (组合模式、迭代器模式、策略模式、适配器模式、装饰模式)主讲人：步磊峰 UIPower 3D界面引擎负责人前言： 2 在前面三讲中，我们详细讲解了创建模式。由于创建模式相对来说功能比较单一，而结构模式和行为模式涉及到软件架构以及对象间通信关系。为了更好的演示相关设计模式，特意编写了UIPLib以及基于UIPLib上的UIPPaint应用程序来演示涉及到的相关行为和结构模式: UIPLib用到的模式： 已讲解过的模式: 单例模式(CApplication) 工厂模式(渲染系统) 将要讲解的模式: 组合模式(控件系统) 迭代器模式(CArrayI

2、terator,节点迭代器) 策略、装修、适配模式(节点迭代器) 观察者模式(事件系统) 模板方法模式 UIPaint用到的模式： 将要讲解的模式: 中间者模式（UIPLib和UIPPaint的纽带) 状态模式 (各种图元的切换） 命令模式 (实现Undo(Ctrl-Z)/Redo(Ctrl-Y)功能) 访问者模式 (图元的绘制) 职责链模式 (F1帮助系统)第一节： 组合模式(控件系统)3意图: 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使用户对单个对象和组合对象的使用具有一致 性。 由意图描述可知，组合就是对象的集合，其中一个对象既可以是一个组合，也可以是一个简

3、单的、单一的对象。 很符合树的数据结构模式。 在整篇教程中，我们将树结构等同于组合模式，具有互换性。 在树的术语中，对象可以使带有其他分支的节点，也可以是叶子。 第一节： 组合模式(控件系统)4开发中的存在的问题： 在实际开发中遇到的问题是：对于组合中的所有对象都要求具有一个简单的，单一的访问接口并要求能区分节点和叶 子 ，这两者是矛盾的。节点可以由孩子并允许添加孩子。而叶子节点不允许有孩子，也不允许添加孩子。 当我们要区分叶子和节点时，可能使用的一种结构方式： struct ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent() = 0; vir

4、tual ICompositeBase* GetRoot() = 0; virtual bool IsLeaf() const () = 0; ； struct CLeaf : public ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent(); virtual ICompositeBase* GetRoot(); virtual bool IsLeaf() const return true; ; struct CNode : public ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent();

5、virtual ICompositeBase* GetRoot(); virtual bool IsLeaf () const return false; virtual bool AddChild( ICompositeBase* c); virtual bool RemoveChild(int idx); virtual vector GetChildren(); ;第一节： 组合模式(控件系统)5 在这种区分叶子和节点的组合模式中，存在两个问题： 1) 叶子和节点虽然都是ICompositeBase的子类，但是CNode对ICompositeBase进行了接口函数的添加。这意味着当 我们

6、 要进行树遍历的时候，需要判断是否是CNode节点，如果是，要将ICompositeBase指针强转成CNode指针， 然后进行CNode的相关操作，它违反了”Composite使用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性“的意图。2) 区分叶子和节点的组合模式，导致叶子不能添加儿子。如果一个职位升职系统中，小职员使用叶子表示，那么他永远 都只能当小职员，永远没法升职到团队领导。剥夺了小职员奋斗的目标。 第一节： 组合模式(控件系统)6开发中的存在的问题： 在实际开发中遇到的问题是：对于组合中的所有对象都要求具有一个简单的，单一的访问接口并要求能区分节点和叶 子 ，这两者是矛盾的。节点可以由孩子

7、并允许添加孩子。而叶子节点不允许有孩子，也不允许添加孩子。 当我们要区分叶子和节点时，可能使用的另外一种结构方式： struct ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent() ; virtual ICompositeBase* GetRoot(); virtual bool IsLeaf() const () return true; virtual bool AddChild( ICompositeBase* c); virtual bool RemoveChild(int idx); virtual vector GetChildre

8、n(); ; struct CNode : public ICompositeBase virtual bool IsLeaf() const () return false;struct CLeaf : public ICompositeBase /抛出异常 virtual bool AddChild( ICompositeBase* c); /抛出异常 virtual bool RemoveChild(int idx); /返回的vector.size() 必须等于0 virtual vector GetChildren(); ; 第一节： 组合模式(控件系统)7 在这种区分叶子和节点的组

9、合模式中： 1) 叶子和节点都是ICompositeBase的子类，具有一致的接口函数。这意味着当我们 要进行树遍历的时候，不需要判断 是否是CNode节点还是CLeaf节点，也不需要强制转换了。很符合我们的意图”Composite使用户对单个对象和组合 对象的使用具有一致性“的意图。2) 区分叶子和节点的组合模式，导致叶子不能添加儿子。如果一个职位升职系统中，小职员使用叶子表示，那么他永远 都只能当小职员，永远没法升职到团队领导。剥夺了小职员奋斗的目标。3) 如果仍旧使用职位升值系统，并且允许小职员也能够升职的话，我们只需要让小职员继承自CNode，并且其儿子节点 数组为空，这种情况下就可以

10、进行升职了。由此可见，区分叶子和节点或者更进一步，我们不区分叶子还是节点，都可以看成是组合模式。我们的控件系统使用的是不区分叶子和节点的模式。即使某个节点无儿子，也可在运行时添加儿子节点。 第一节： 组合模式(控件系统)8 UIPLib中的组合模式中类的继承关系： 第一节： 组合模式(控件系统)91、class CNode类：基类，代表一个组合模式。定义了一系列接口方法。2、template class CTypeNode : public CNode 模板类，继承自CNode，该类必须被继承。3、class CControlBase : public CTypeNode 我们从CTypedN

11、ode继承。由于在CTypeNode中，我们实现了所有模板化的操作。 例如 所有返回CNode*的函数，由于CTypedNode经过override，都会返回CControlBase*，这样更加具有通用性。 所有的控件都可以继承自CControlBase类，进行扩展。例如CButton，CCombox等都可以继承自CControlBase。4、class CControlManager : public CControlBase 组合(或树)结构的根节点。程序入口类CApplication持有一个CControlManager类的指针，代表根节点。 第二节： 组合模式(控件系统)实现要点101

12、、树节点析构： 它必须是深度优先，后根遍历的递归析构过程。 第二节： 组合模式(控件系统)实现要点112、区分Remove和Detach操作： 第二节： 组合模式(控件系统)实现要点123、节点添加时要注意防止循环引用以及保证父亲的唯一性： 第三节： 在控件系统中使用组合模式的优点13 第三节： 在控件系统中使用组合模式的优点14优点: 1、我们可以在运行时任意添加或删除子节点，从而形成复杂的节点树。2、控件的组合层次树蕴含天然的深度遮挡关系,在渲染和碰撞检测时需要这种深度遮挡关系。 第三节： 在控件系统中使用组合模式的优点15优点: 3、很容易进行坐标系统的变换。在我们的控件体系中，在设置位

13、置时候，使用相对于父控件偏移的局部坐标系统。 而我们的碰撞检测以及局部刷新使用的是基于ClientRect的全局坐标系统，而使用组合层次关系，我们可以非常容易进行局部-全局以及全局-局部坐标的转换: 第三节： 在控件系统中使用组合模式的优点16 第三节： 在控件系统中使用组合模式的优点17优点: 4、有利于控件父子之间的裁剪(Clip），既子控件的尺寸如果超过父控件的尺寸，那么子控件超过部分必须被裁剪掉。 第四节：迭代器模式18在前面的组合模式中，我们使用的都是递归方式对组合模式进行遍历。事实上，我们可以使用迭代器方式获得同样的效果，并且避免了递归调用。那么我们来看一下如何实现迭代器： 第五节

14、：迭代器+策略模式19迭代器意图：提供一种方法顺序访问聚合对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部表示。我们前面定义了一个迭代器模板接口。我们会发现对于一个线性存储的容器来说，有两种迭代顺序： 既 从左到右的迭代顺序 从右到左的迭代顺序我们有两种实现方式进行解决： 1）定义两个迭代器，如果std容器中一样，正向迭代器，反向迭代器。 2）使用策略模式，以模板参数传入。我们使用第二种方式实现。 第五节：迭代器+策略模式20策略模式意图：定义一系列的算法，将他们一个个封装起来，并且使他们可以相互替换。本模式使得算法可独立于使用 它的客户而变化。 第六节：ArrayIterator实现21 第七节：组合（树节点)迭代+策略+装饰+适配模式22装饰模式意图:动态的给一个对象添加一些额外的职责，装修模式相比生成子类来说更灵活。适配器模式意图：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的哪些类 可以一起工作。 第七节：组合（树节点)迭代+策略+装饰+适配模式23 第七节：组合（树节点)迭代+策略+装饰+适配模式24 第七节：组合（树节点)迭代+策略+装饰+适配模式25 第七节：组合（树节点)迭代+策略+装饰+适配模式26 第七节：组合（树节点)迭代+策略+装饰+适配模式27 第八节：组合（树节点)先根迭代器的实现28 第九节：组