一、什么是原型模式

原型模式是一种创建型设计模式，它允许通过复制现有对象来创建新对象，而无需通过实例化类来创建

二、为什么需要原型模式

1. 提高性能：通过复制现有对象来创建新对象，避免了重复创建对象的开销，从而提高了性能。
2. 简化对象的创建过程：使用原型模式可以通过复制一个已有对象来创建新对象，从而简化了对象的创建过程。
3. 保护对象的状态：使用原型模式可以通过复制原型对象来创建新对象，从而保护了原型对象的状态。
4. 提供灵活性：原型模式允许在运行时动态地添加或删除对象，从而提供了更大的灵活性。
5. 促进代码复用：通过复制现有对象来创建新对象，可以避免重复编写相似的代码，从而促进了代码的复用。

三、原型模式实现方法

1. 在原型模式中，我们首先定义一个原型接口，该接口包含一个克隆方法，用于复制对象。
2. 然后，我们创建一个具体的原型类，该类实现了原型接口，并实现了克隆方法来复制自身。
3. 使用原型模式可以避免直接实例化类，从而提高对象的创建效率。当需要创建大量相似对象时，原型模式非常有用。通过复制现有对象，我们可以快速创建新对象，并根据需要进行修改。
4. 在原型模式中，对象的复制可以分为浅复制和深复制两种方式。浅复制只复制对象的基本属性，而深复制会递归复制对象的所有属性，包括引用类型的属性。

四、原型模式的应用范围及例子

1. 创建对象的成本较高：当创建一个对象的成本较高时，可以使用原型模式来复制一个已有对象，从而避免重复创建对象的开销。

2. 避免构造函数的复杂性：有时候，一个对象的构造函数可能非常复杂，包含了大量的初始化逻辑。使用原型模式可以避免这种复杂性，通过复制一个已有对象来创建新对象。

3. 保护对象的状态：有些对象的状态可能会发生变化，但是在某些情况下，我们希望保留对象的初始状态。使用原型模式可以通过复制原型对象来创建新对象，从而保护原型对象的状态。

4. 简化对象的创建过程：有时候，创建一个对象可能涉及到多个步骤，而且这些步骤可能会有不同的变体。使用原型模式可以通过复制一个已有对象来创建新对象，从而简化对象的创建过程。

5. 例子说明：当你创建一个原型艺术品，它是你的初始设计。然后，你可以使用原型模式来复制这个原型，并对每个副本进行微调以创建不同的艺术品。汽车制造商可以使用原型模式来创建不同型号的汽车，而无需重新设计每个型号。他们可以基于一个原型汽车进行复制，并对每个副本进行微调，例如改变外观、内饰或功能。

五、原型模式的代码实现

class Prototype
{public:virtual Prototype* Clone(void)=0;Prototype(int);protected:int               id;
};
Prototype::Prototype(int i):id(i)
{Print("The prototype ",&this,", id - ",id," is created");
}
class ConcretePrototype1:public Prototype
{public:ConcretePrototype1(int);Prototype*        Clone(void);
};
ConcretePrototype1::ConcretePrototype1(int i):Prototype(i)
{Print("The concrete prototype 1 - ",&this,", id - ",id," is created");
}
Prototype* ConcretePrototype1::Clone(void)
{Print("The cloning concrete prototype 1 - ",&this,", id - ",id);return new ConcretePrototype1(id);
}
class ConcretePrototype2:public Prototype
{public:ConcretePrototype2(int);Prototype*        Clone(void);
};
ConcretePrototype2::ConcretePrototype2(int i):Prototype(i)
{Print("The concrete prototype 2 - ",&this,", id - ",id," is created");
}
Prototype* ConcretePrototype2::Clone(void)
{Print("The cloning concrete prototype 2 - ",&this,", id - ",id);return new ConcretePrototype2(id);
}
class Client
{public:string            Output(void);void              Run(void);
};
string Client::Output(void) {return __FUNCTION__;}
void Client::Run(void)
{Prototype* prototype;Prototype* clone;Print("requests to create the concrete prototype 1 with id 1");prototype=new ConcretePrototype1(1);Print("requests the prototype ",prototype," to create its clone");clone=prototype.Clone();delete prototype;delete clone;Print("requests to create the concrete prototype 2 with id 2");prototype=new ConcretePrototype2(2);Print("requests the prototype ",prototype," to create its clone");clone=prototype.Clone();delete prototype;delete clone;
}