C++设计模式 原型模式

原型模式是一种创建型设计模式，它使用一个现有的对象实例作为原型，并通过复制该原型来创建新的对象实例。这种方法避免了每次都需要重新创建复杂对象的问题。

下面是一个简单的 C++11 示例，展示了如何使用原型模式：

假设我们有一个 Shape 类，它代表几何形状，并且可以被复制。我们将创建一个 Shape 类及其派生类 Circle 和 Rectangle，并且实现一个 clone 方法来克隆这些对象。

#include <iostream>
#include <memory>// Base class for shapes
class Shape {
public:virtual ~Shape() {}// Pure virtual function to clone the shapevirtual Shape* clone() const = 0;// Virtual destructor for polymorphic deletionvirtual void draw() const = 0;
};// Derived class representing a Circle
class Circle : public Shape {
public:Circle(int radius) : radius_(radius) {}Shape* clone() const override {return new Circle(*this);}void draw() const override {std::cout << "Drawing Circle with radius: " << radius_ << std::endl;}private:int radius_;
};// Derived class representing a Rectangle
class Rectangle : public Shape {
public:Rectangle(int width, int height) : width_(width), height_(height) {}Shape* clone() const override {return new Rectangle(*this);}void draw() const override {std::cout << "Drawing Rectangle with width: " << width_ << " and height: " << height_ << std::endl;}private:int width_;int height_;
};// Function to demonstrate cloning
void demonstrateCloning() {Circle circle(5);Rectangle rectangle(10, 20);// Clone the shapesShape* clonedCircle = circle.clone();Shape* clonedRectangle = rectangle.clone();// Draw the original and cloned shapescircle.draw();clonedCircle->draw();rectangle.draw();clonedRectangle->draw();// Clean up memorydelete clonedCircle;delete clonedRectangle;
}int main() {demonstrateCloning();return 0;
}

在这个示例中：

1. Shape 是一个基类，它定义了一个纯虚函数 clone，用于克隆对象。
2. Circle 和 Rectangle 分别是从 Shape 派生的类，它们实现了 clone 方法，以便克隆自身。
3. draw 方法用于展示如何绘制这些形状。
4. demonstrateCloning 函数展示了如何创建原始形状对象并克隆它们，然后分别绘制原始形状和克隆后的形状。

请注意，这个示例中的 clone 方法使用了浅复制（shallow copy）。如果 Shape 或其派生类包含指针或其他需要深度复制的数据结构，则需要在 clone 方法中实现相应的深复制逻辑。