（十）Head first design patterns组合模式（c++）

组合模式

组合模式在参考链接中已经讲得很好了，这里只简单讲讲就好。

组合模式的意图是表达部分-整体层次结构。

当你需要管理一个组合对象，又要管理这个组合对象的单个对象。这个时候就可以让这个组合对象和单个对象继承同一个基类，以便用基类指针做统一管理。

当基类指针去调用operation方法时，如果这个这个指针指向的是Composite对象，则调用的是Composite对象的operation方法，这个方法中的for循环会挨个遍历各个vector中的指针，如果遍历的指针指向的还是Composite对象，则继续调用Composite对象的operation方法。如果指针指向的单元是Leaf对象，则会调用Leaf对象中的operation方法。

如果不是写成组合模式，一般常用的递归函数会怎么写？首先也是遍历父节点，如果父节点有子节点就去遍历子节点，直到遍历完叶子节点。组合模式比较巧妙的是，在编译的时候，虚函数operation已经根据指针是指向基类还是子类分好了，所以递归函数中省去了判断是否是叶子节点的过程，而是让指针自行去判断。（设计模式经常干的一件事就是：把需用判断的地方巧妙的用继承虚函数来实现）

组合模式+迭代器模式

怎么用迭代器的方式去迭代Composite对象呢？

可以相应写一个CompositeIterator对象。迭代器其实有点像一个托管，对象将自己的链接地址给到迭代器，由迭代器的hasNext判断后面还有没数据，由next返回下一个容器对象。

关键代码

next(): 返回下一个对象，同时把composite对象创建的迭代器加入到iterators容器中。

hasNext(): 判断是否可迭代，如果不可迭代则继续删除此迭代器，继续寻找到下一个可迭代的迭代器。找到则返回true。

template<class T>
class CompositeIterator : public Iterator<T>{
public:
    CompositeIterator(Iterator<T>* iterator){ iterators.push_back(iterator); }
    T next(){
        Iterator<T>* iterator = iterators[0];
        T item = iterator->next();
        iterator = item->createIterator();
        if(iterator->hasNext()){ // 这里leaf的迭代器hasNext返回的是false，故而不会添加进去
            iterators.push_back(iterator);
        } 
        return item;
    }
    bool hasNext(){
        if(iterators.size()==0) return false;
        Iterator<T>* iterator = iterators[0];
        if(!iterator->hasNext()){ 
            iterators.erase(iterators.begin()); // 已经没法迭代了，继续下一个迭代对象
            return hasNext();
        } else {
            return true;
        }
    }
private:
    vector<Iterator<T>*> iterators;
};

统一vsctor接口代码

这里为了让vector的迭代器也有hasNext()和next()接口，重写了一个newVector对象，其行为类似vector。

template<class T>
class Iterator{
public:
    virtual bool hasNext(){}
    virtual T next(){}
    virtual bool isComposite(){}
};
template<class T>
class newVectorIterator : public Iterator<T>{
public:
    newVectorIterator(vector<T> *p):p(p){}
    T next(){
        T t = p->at(position);
        position++;
        return t;
    }
    bool hasNext(){
        if(position >= p->size()) 
            return false;
        else
            return true;
    }
    vector<T> *p;
    int position = 0;
};
template<class T>
class newVector{
public:
    void push_back(T item){
        mVector.push_back(item);
    }
    T operator[](int index){
        return mVector[index];
    }
    int size(){
        return mVector.size();
    }
    Iterator<T>* createIterator(){
        return new newVectorIterator<T>(&mVector);
    }
    vector<T> mVector;
};

全部代码

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;

template<class T>
class Iterator{
public:
    virtual bool hasNext(){}
    virtual T next(){}
    virtual bool isComposite(){}
};
template<class T>
class newVectorIterator : public Iterator<T>{
public:
    newVectorIterator(vector<T> *p):p(p){}
    T next(){
        T t = p->at(position);
        position++;
        return t;
    }
    bool hasNext(){
        if(position >= p->size()) 
            return false;
        else
            return true;
    }
    vector<T> *p;
    int position = 0;
};
template<class T>
class newVector{
public:
    void push_back(T item){
        mVector.push_back(item);
    }
    T operator[](int index){
        return mVector[index];
    }
    int size(){
        return mVector.size();
    }
    Iterator<T>* createIterator(){
        return new newVectorIterator<T>(&mVector);
    }
    vector<T> mVector;
};

template<class T>
class NullIterator : public Iterator<T>{
public:
    T next(){ return nullptr; }
    bool hasNext(){ return false; }
};
template<class T>
class CompositeIterator : public Iterator<T>{
public:
    CompositeIterator(Iterator<T>* iterator){ iterators.push_back(iterator); }
    T next(){
        Iterator<T>* iterator = iterators[0];
        T item = iterator->next();
        iterator = item->createIterator();
        if(iterator->hasNext()){
            iterators.push_back(iterator);
        } 
        return item;
    }
    bool hasNext(){
        if(iterators.size()==0) return false;
        Iterator<T>* iterator = iterators[0];
        if(!iterator->hasNext()){
            iterators.erase(iterators.begin());
            return hasNext();
        } else {
            return true;
        }
    }
private:
    vector<Iterator<T>*> iterators;
};
class Compoment{
public:
    virtual ~Compoment(){ std::cout << "~Compoment()" << endl; }
    virtual void operation() = 0;
    virtual void operation1() = 0;
    virtual void add(Compoment *com){}
    virtual void remove(Compoment *com){}
    virtual Compoment* findChild(int index){ return nullptr; }
    virtual Iterator<Compoment*>* createIterator(){}
};
class Leaf : public Compoment{
public:
    Leaf(int num) : num(num) {}
    ~Leaf(){ std::cout << "~Leaf()" << num << endl;}
    virtual void operation() { cout << "Leaf::operation()" << num << endl; }
    void operation1(){ std::cout << "Leaf::operation1()" << num << std::endl; }
    Iterator<Compoment*>* createIterator(){
        return new NullIterator<Compoment*>();
    }
private:
    int num;
};
class Composite : public Compoment{
public:
    Composite(){}
    ~Composite(){
        std::cout << "~Composite()" << std::endl;
    }
    void operation(){
        std::cout << "Composite::operation()" << std::endl;
        for(int i = 0; i < coms.size(); i ++ ){
            coms[i]->operation();
        }
    }
    void operation1(){
        std::cout << "Composite::operation1()" << std::endl;
    }
    bool isComposite(){ return true; }
    void add(Compoment *com){ coms.push_back(com); }
    Compoment* findChild(int index){
        if(index < 0 || index >= coms.size()){
            return nullptr;
        }
        return coms[index];
    }
    Iterator<Compoment*>* createIterator(){
        return new CompositeIterator<Compoment*>(coms.createIterator());
    }
private:
    newVector<Compoment*> coms;
};

void doCompositePattern(){
    std::cout << "-----------com1->operation()-----------" << std::endl;
    Compoment *com1 = new Composite();
    com1->add(new Leaf(1));
    com1->add(new Leaf(2));
    com1->add(new Leaf(3));
    com1->operation();
    std::cout << "-----------com2->operation()-----------" << std::endl;
    Compoment *com2 = new Composite();
    com2->add(new Leaf(4));
    com2->add(com1);
    com2->add(com1);
    com1->add(new Leaf(11));
    com2->operation();

    std::cout << "\n-----------iterator-----------" << std::endl;
    Iterator<Compoment*>* iterator = com2->createIterator();
    while(iterator->hasNext()){
        iterator->next()->operation1();
    }
}

int main(){
    doCompositePattern();
    return 0;
}

 参考

​​​​​​​​​​​​​​C++设计模式——组合模式（composite pattern）_c++ 设计模式组合-CSDN博客

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