设计模式C++实现 —— 外观模式、组合模式

外观模式应该是用的很多的一种模式，特别是当一个系统很复杂时，系统提供给客户的是一个简单的对外接口，而把里面复杂的结构都封装了起来。客户只需使用这些简单接口就能使用这个系统，而不需要关注内部复杂的结构。DP一书的定义：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。举个编译器的例子，假设编译一个程序需要经过四个步骤：词法分析、语法分析、中间代码生成、机器码生成。学过编译都知道，每一步都很复杂。对于编译器这个系统，就可以使用外观模式。可以定义一个高层接口，比如名为Compiler的类，里面有一个名为Run的函数。客户只需调用这个函数就可以编译程序，至于Run函数内部的具体操作，客户无需知道。下面给出UML图，以编译器为实例。

相应的代码实现为：

[cpp] view plaincopyprint?  
 class Scanner  
 {  
 public:  
     void Scan() { cout<<"词法分析"<<endl; }  
 };  
 class Parser  
 {  
 public:  
     void Parse() { cout<<"语法分析"<<endl; }  
 };  
 class GenMidCode  
 {  
 public:  
     void GenCode() { cout<<"产生中间代码"<<endl; }  
 };  
 class GenMachineCode  
 {  
 public:  
     void GenCode() { cout<<"产生机器码"<<endl;}  
 };  
 //高层接口  
 class Compiler  
 {  
 public:  
     void Run()   
     {  
         Scanner scanner;  
         Parser parser;  
         GenMidCode genMidCode;  
         GenMachineCode genMacCode;  
         scanner.Scan();  
         parser.Parse();  
         genMidCode.GenCode();  
         genMacCode.GenCode();  
     }  
 };  

客户使用方式：

[cpp] view plaincopyprint?  
 int main()  
 {  
     Compiler compiler;  
     compiler.Run();  
     return 0;  
 }  

这就是外观模式，它有几个特点（摘自DP一书），（1）它对客户屏蔽子系统组件，因而减少了客户处理的对象的数目并使得子系统使用起来更加方便。（2）它实现了子系统与客户之间的松耦合关系，而子系统内部的功能组件往往是紧耦合的。（3）如果应用需要，它并不限制它们使用子系统类。

结合上面编译器这个例子，进一步说明。对于（1），编译器类对客户屏蔽了子系统组件，客户只需处理编译器的对象就可以方便的使用子系统。对于（2），子系统的变化，不会影响到客户的使用，体现了子系统与客户的松耦合关系。对于（3），如果客户希望使用词法分析器，只需定义词法分析的类对象即可，并不受到限制。

外观模式在构建大型系统时非常有用。接下来介绍另一种模式，称为组合模式。感觉有点像外观模式，刚才我们实现外观模式时，在Compiler这个类中包含了多个类的对象，就像把这些类组合在了一起。组合模式是不是这个意思，有点相似，其实不然。

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。

相应的代码实现为：

[cpp] view plaincopyprint?  
 class Company    
 {  
 public:  
     Company(string name) { m_name = name; }  
     virtual ~Company(){}  
     virtual void Add(Company *pCom){}  
     virtual void Show(int depth) {}  
 protected:  
     string m_name;  
 };  
 //具体公司  
 class ConcreteCompany : public Company    
 {  
 public:  
     ConcreteCompany(string name): Company(name) {}  
     virtual ~ConcreteCompany() {}  
     void Add(Company *pCom) { m_listCompany.push_back(pCom); } //位于树的中间，可以增加子树  
     void Show(int depth)  
     {  
         for(int i = 0;i < depth; i++)  
             cout<<"-";  
         cout<<m_name<<endl;  
         list<Company *>::iterator iter=m_listCompany.begin();  
         for(; iter != m_listCompany.end(); iter++) //显示下层结点  
             (*iter)->Show(depth + 2);  
     }  
 private:  
     list<Company *> m_listCompany;  
 };  
 //具体的部门，财务部  
 class FinanceDepartment : public Company   
 {  
 public:  
     FinanceDepartment(string name):Company(name){}  
     virtual ~FinanceDepartment() {}  
     virtual void Show(int depth) //只需显示，无限添加函数，因为已是叶结点  
     {  
         for(int i = 0; i < depth; i++)  
             cout<<"-";  
         cout<<m_name<<endl;  
     }  
 };  
 //具体的部门，人力资源部  
 class HRDepartment :public Company    
 {  
 public:  
     HRDepartment(string name):Company(name){}  
     virtual ~HRDepartment() {}  
     virtual void Show(int depth) //只需显示，无限添加函数，因为已是叶结点  
     {  
         for(int i = 0; i < depth; i++)  
             cout<<"-";  
         cout<<m_name<<endl;  
     }  
 };  

客户使用方式：

[cpp] view plaincopyprint?  
 int main()  
 {  
     Company *root = new ConcreteCompany("总公司");  
     Company *leaf1=new FinanceDepartment("财务部");  
     Company *leaf2=new HRDepartment("人力资源部");  
     root->Add(leaf1);  
     root->Add(leaf2);  
   
     //分公司A  
     Company *mid1 = new ConcreteCompany("分公司A");  
     Company *leaf3=new FinanceDepartment("财务部");  
     Company *leaf4=new HRDepartment("人力资源部");  
     mid1->Add(leaf3);  
     mid1->Add(leaf4);  
     root->Add(mid1);  
     //分公司B  
     Company *mid2=new ConcreteCompany("分公司B");  
     FinanceDepartment *leaf5=new FinanceDepartment("财务部");  
     HRDepartment *leaf6=new HRDepartment("人力资源部");  
     mid2->Add(leaf5);  
     mid2->Add(leaf6);  
     root->Add(mid2);  
     root->Show(0);  
   
     delete leaf1; delete leaf2;  
     delete leaf3; delete leaf4;  
     delete leaf5; delete leaf6;   
     delete mid1; delete mid2;  
     delete root;  
     return 0;  
 }  