C++设计模式-Composite组合模式

Composite组合模式
作用:将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

UML图如下:

《C++设计模式-Composite组合模式》

在Component中声明所有用来管理子对象的方法,其中包括Add、Remove等,这样实现Component接口的所有子类都具备了Add和Remove。
这样做的好处就是叶节点和枝节点对于外界没有区别,它们具备 完全一致的行为 接口。
但问题也很明显,因为Leaf类本身不具备Add()、Remove()方法的 功能,所以实现它是没有意义的。

何时使用组合模式
当你发现需求中是体现部分与整体层次的结构时,以及你希望用户可以忽略组合对象与单个对象的不同,统一地使用组合结构中的所有对象时,就应该考虑用组合模式了。

基本对象可以被组合成更复杂的组合对象,而这个组合对象又可以被组合,这样不断地递归下去,客户代码中,任何用到基本对象的地方都可以使用组合对象了。

用户不用关心到底是处理一个叶节点还是处理一个组合组件,也就用不着为定义组合二写一些选择判断语句了。

组合模式让客户可以一致地使用组合结构和单个对象。

抽象基类:
1)Component:为组合中的对象声明接口,声明了类共有接口的缺省行为(如这里的Add,Remove,GetChild函数),声明一个接口函数可以访问Component的子组件.

接口函数:
1)Component::Operatation:定义了各个组件共有的行为接口,由各个组件的具体实现.
2)Component::Add添加一个子组件
3)Component::Remove::删除一个子组件.
4)Component::GetChild:获得子组件的指针.

说明:
Component模式是为解决组件之间的递归组合提供了解决的办法,它主要分为两个派生类:

1)、Leaf是叶子结点,也就是不含有子组件的结点

2)、Composite是含有子组件的类.

举一个例子来说明这个模式,在UI的设计中,最基本的控件是诸如Button、Edit这样的控件,相当于是这里的Leaf组件,而比较复杂的控件比如Panel则可也看做是由这些基本的组件组合起来的控件,相当于这里的Composite,它们之间有一些行为含义是相同的,比如在控件上作一个点击,移动操作等等的,这些都可以定义为抽象基类中的接口虚函数,由各个派生类去实现之,这些都会有的行为就是这里的Operation函数,而添加、删除等进行组件组合的操作只有非叶子结点才可能有,所以虚拟基类中只是提供接口而且默认的实现是什么都不做。

代码如下:

Composite.h

 1 #ifndef _COMPOSITE_H_
 2 #define _COMPOSITE_H_
 3 
 4 #include <vector>
 5 
 6 using namespace std;
 7 
 8 /*
 9 Component抽象基类,为组合中的对象声明接口,声明了类共有接口的缺省行为(如这里的Add,Remove,GetChild函数),
10 声明一个接口函数可以访问Component的子组件.
11 */
12 class Component
13 {
14 public:
15     //纯虚函数,只提供接口,没有默认的实现
16     virtual void Operation()=0;    
17 
18     // 虚函数,提供接口,有默认的实现就是什么都不做
19     virtual void Add(Component*);
20     virtual void Remove(Component*);
21     virtual Component* GetChild(int index);
22     virtual ~Component();
23 protected:
24     Component();
25 };
26 
27 //Leaf是叶子结点,也就是不含有子组件的结点类,所以不用实现Add、Remove、GetChild等方法
28 class Leaf:public Component
29 {
30 public:
31     //只实现Operation接口
32     virtual void Operation();            
33     Leaf();
34     ~Leaf();
35 };
36 
37 //Composite:含有子组件的类
38 class Composite:public Component
39 {
40 public:
41     Composite();
42     ~Composite();
43     //实现所有接口
44     void Operation();
45     void Add(Component*);
46     void Remove(Component*);
47     Component* GetChild(int index);
48 private:
49     //这里采用vector来保存子组件
50     vector<Component*> m_ComVec;        
51 };
52 #endif

Compostie.cpp

 1 #include "Composite.h"
 2 #include <iostream>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 Component::Component()
 7 {}
 8 
 9 Component::~Component()
10 {}
11 
12 void Component::Add(Component* com)
13 {
14     cout << "add" << endl;
15 }
16 
17 void Component::Remove(Component* com)
18 {
19 }
20 
21 void Component::Operation()
22 {
23     cout << "Component::Operation" << endl;
24 }
25 
26 Component* Component::GetChild(int index)
27 {
28     return NULL;
29 }
30 
31 
32 Leaf::Leaf()
33 {}
34 
35 Leaf::~Leaf()
36 {}
37 
38 void Leaf::Operation()
39 {
40     cout<< "Leaf::Operation" <<endl;
41 }
42 
43 Composite::Composite()
44 {
45 }
46 
47 Composite::~Composite()
48 {}
49 
50 void Composite::Add(Component* com)
51 {
52     this->m_ComVec.push_back(com);
53 }
54 
55 void Composite::Remove(Component* com)
56 {
57     this->m_ComVec.erase(&com);
58 }
59 
60 void Composite::Operation()
61 {
62     cout << "Composite::Operation" << endl;
63     vector<Component*>::iterator iter = this->m_ComVec.begin();
64     for(;iter!= this->m_ComVec.end();iter++)
65     {
66         (*iter)->Operation();
67     }
68 }
69 
70 Component* Composite::GetChild(int index)
71 {
72     if(index < 0 || index > this->m_ComVec.size())
73     {
74         return NULL;
75     }
76     return this->m_ComVec[index];
77 }

main.cpp

 1 #include "Composite.h"
 2 #include <iostream>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 int main()
 7 {
 8     /*
 9       不管是叶子Leaf还是Composite对象pRoot、pCom都实现了Operation接口,所以可以一致对待,直接调用Operation()
10       体现了“使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。”
11     */
12     Composite* pRoot = new Composite();
13 
14     //组合对象添加叶子节点
15     pRoot->Add(new Leaf());
16 
17     Leaf* pLeaf1 = new Leaf();
18     Leaf* pLeaf2 = new Leaf();
19 
20     //这里的叶子再添加叶子是没有意义的。
21     //由于叶子与组合对象继承了相同的接口,所以语法上是对的,实际上什么也没做(继承自基类Component的Add方法)。
22     //叶子节点只实现了Operation方法,其他Add、Remove、GetChild都继承自基类,没有实际意义。
23     pLeaf1->Add(pLeaf2);
24     pLeaf1->Remove(pLeaf2);
25     //执行叶子Operation操作
26     pLeaf1->Operation();
27 
28     //组合对象实现了基类Component的所有接口,所以可以做各种操作(Add、Remove、GetChild、Operation)。
29     Composite* pCom = new Composite();
30     //组合对象添加叶子节点
31     pCom->Add(pLeaf1);
32     //组合对象添加叶子节点
33     pCom->Add(pLeaf2);
34     //执行组合对象Operation操作
35     pCom->Operation();
36 
37     //组合对象添加组合对象
38     pRoot->Add(pCom);
39 
40     //执行组合对象Operation操作
41     pRoot->Operation();
42 
43     //Component* cp = pCom->GetChild(0);
44     //cp->Operation();
45 
46     //pCom->Remove(pLeaf1);
47 
48     return 0;
49 }

组合的另一个例子:摘自http://blog.csdn.net/wuzhekai1985/article/details/6667564

      DP书上给出的定义:将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。注意两个字“树形”。这种树形结构在现实生活中随处可见,比如一个集团公司,它有一个母公司,下设很多家子公司。不管是母公司还是子公司,都有各自直属的财务部、人力资源部、销售部等。对于母公司来说,不论是子公司,还是直属的财务部、人力资源部,都是它的部门。整个公司的部门拓扑图就是一个树形结构。

      下面给出组合模式的UML图。从图中可以看到,FinanceDepartment、HRDepartment两个类作为叶结点,因此没有定义添加函数。而ConcreteCompany类可以作为中间结点,所以可以有添加函数。那么怎么添加呢?这个类中定义了一个链表,用来放添加的元素。

《C++设计模式-Composite组合模式》

相应的代码实现为:

 1 class Company  
 2 {
 3 public:
 4     Company(string name) { m_name = name; }
 5     virtual ~Company(){}
 6     virtual void Add(Company *pCom){}
 7     virtual void Show(int depth) {}
 8 protected:
 9     string m_name;
10 };
11 //具体公司
12 class ConcreteCompany : public Company  
13 {
14 public:
15     ConcreteCompany(string name): Company(name) {}
16     virtual ~ConcreteCompany() {}
17     void Add(Company *pCom) { m_listCompany.push_back(pCom); } //位于树的中间,可以增加子树
18     void Show(int depth)
19     {
20         for(int i = 0;i < depth; i++)
21             cout<<"-";
22         cout<<m_name<<endl;
23         list<Company *>::iterator iter=m_listCompany.begin();
24         for(; iter != m_listCompany.end(); iter++) //显示下层结点
25             (*iter)->Show(depth + 2);
26     }
27 private:
28     list<Company *> m_listCompany;
29 };
30 //具体的部门,财务部
31 class FinanceDepartment : public Company 
32 {
33 public:
34     FinanceDepartment(string name):Company(name){}
35     virtual ~FinanceDepartment() {}
36     virtual void Show(int depth) //只需显示,无限添加函数,因为已是叶结点
37     {
38         for(int i = 0; i < depth; i++)
39             cout<<"-";
40         cout<<m_name<<endl;
41     }
42 };
43 //具体的部门,人力资源部
44 class HRDepartment :public Company  
45 {
46 public:
47     HRDepartment(string name):Company(name){}
48     virtual ~HRDepartment() {}
49     virtual void Show(int depth) //只需显示,无限添加函数,因为已是叶结点
50     {
51         for(int i = 0; i < depth; i++)
52             cout<<"-";
53         cout<<m_name<<endl;
54     }
55 };

客户使用方式:

 1 int main()
 2 {
 3     Company *root = new ConcreteCompany("总公司");
 4     Company *leaf1=new FinanceDepartment("财务部");
 5     Company *leaf2=new HRDepartment("人力资源部");
 6     root->Add(leaf1);
 7     root->Add(leaf2);
 8 
 9     //分公司A
10     Company *mid1 = new ConcreteCompany("分公司A");
11     Company *leaf3=new FinanceDepartment("财务部");
12     Company *leaf4=new HRDepartment("人力资源部");
13     mid1->Add(leaf3);
14     mid1->Add(leaf4);
15     root->Add(mid1);
16     //分公司B
17     Company *mid2=new ConcreteCompany("分公司B");
18     FinanceDepartment *leaf5=new FinanceDepartment("财务部");
19     HRDepartment *leaf6=new HRDepartment("人力资源部");
20     mid2->Add(leaf5);
21     mid2->Add(leaf6);
22     root->Add(mid2);
23     root->Show(0);
24 
25     delete leaf1; delete leaf2;
26     delete leaf3; delete leaf4;
27     delete leaf5; delete leaf6;    
28     delete mid1; delete mid2;
29     delete root;
30     return 0;
31 }

上面的实现方式有缺点,就是内存的释放不好,需要客户自己动手,非常不方便。有待改进,比较好的做法是让ConcreteCompany类来释放。因为所有的指针都是存在ConcreteCompany类的链表中。C++的麻烦,没有垃圾回收机制。上面的实现方式有缺点,就是内存的释放不好,需要客户自己动手,非常不方便。有待改进,比较好的做法是让ConcreteCompany类来释放。因为所有的指针都是存在ConcreteCompany类的链表中。C++的麻烦,没有垃圾回收机制。

    原文作者:设计模式
    原文地址: https://www.cnblogs.com/jiese/p/3168844.html
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