c++设计模式及其应用场景

设计模式及其应用场景

设计模式是指在编写一个应用程序时，应该考虑的常见问题的可重复使用的解决方案。它们是软件设计过程中最重要的工具，并且能够提高程序的可扩展性，可重用性和可维护性。

设计模式的应用场景包括：

1. 工厂模式：工厂模式可用于创建一组相关或依赖对象，通常是使用一个工厂类来管理操作，以避免将创建代码集成到应用程序中。

2. 抽象工厂模式：抽象工厂模式是工厂模式的进一步抽象，它用于创建一组抽象产品对象，而不需要明确指定具体的产品类。

3. 单例模式：单例模式是一种将一个类的实例限制为一个的设计模式，它可以保证一个类只有一个实例，并且该实例易于访问，以满足特定需求。

4. 命令模式：命令模式是一种将动作封装到对象中的设计模式，它将请求、动作（action）和接收者（receiver）分离，从而使得发送者和接收者之间形成解耦。 5. 观察者模式：观察者模式是一种行为设计模式，它允许一个对象（观察者）注册另一个对象（主题）的更改，以便在主题更改时收到通知。

代理设计模式是一种常用的软件设计模式，它为另一个对象提供一个替身或占位符以控制对这个对象的访问。这种模式在许多应用场景中都非常有用，以下是其中一些常见的应用场景：

1. 远程代理：远程代理用于隐藏一个对象在网络中的位置。例如，当一个对象位于不同的网络或计算机上时，通过远程代理可以隐藏对象的位置和通信细节，使得客户端可以像访问本地对象一样访问远程对象。

2. 虚拟代理：虚拟代理用于按需加载对象。例如，当一个对象需要大量计算或资源时，可以使用虚拟代理来延迟加载对象，从而提高性能和响应速度。

3. 保护代理：保护代理用于控制对对象的访问权限。例如，可以创建一个保护代理来检查客户端是否有权访问某个资源，如果没有则拒绝访问。

4. 缓存代理：缓存代理用于缓存对象的值或结果，以减少重复计算或网络请求。例如，当需要频繁地访问数据库或外部服务时，可以使用缓存代理来存储结果，从而减少对数据库或外部服务的访问次数。

5. 智能指针：智能指针是C++中一种常见的代理实现，它用于自动管理对象的生命周期。例如，当一个对象不再被引用时，智能指针会自动删除该对象，从而避免内存泄漏。

以上是代理设计模式的一些常见应用场景，实际上，只要是需要控制对另一个对象的访问或需要在访问时执行某些额外操作的场景，都可以考虑使用代理设计模式。

C++单例模式是一种用于限制特定类只能创建一个实例的设计模式。在实际应用中，有时候会遇到需要对单例模式进行继承的情况。本文将围绕这一主题，探讨C++单例被继承的案例及使用场景。

一、C++单例模式简介

1.1 单例模式概述

单例模式是设计模式中的一种，它保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式在需要频繁创建和销毁对象的情况下，可以提高性能。

1.2 C++中的单例模式实现

在C++中，常见的单例模式实现方式包括静态成员变量、静态指针和智能指针等。其中静态成员变量是最常见的实现方式之一。

1.3 单例模式的使用场景

单例模式适用于需要全局访问点的场景，例如日志系统、数据库连接池等。单例模式还可以用来确保系统中某个类的实例只能存在一个，保证数据一致性。

二、C++单例被继承的案例

2.1 基类单例模式

在某些情况下，我们可能需要对一个基类的单例进行继承。我们有一个基类A，需要确保只有一个实例存在。有一个派生类B，也需要保证只有一个实例存在，且该实例与基类A的实例相同。

2.2 实现方式

实现基类单例模式被继承的关键在于，派生类的实例需要依赖基类的实例。可以通过将基类构造函数设置为私有，并在派生类的构造函数中调用基类的构造函数来实现。

2.3 案例分析

假设我们有一个基类SingletonBase和一个派生类SingletonDerived，它们都需要保证只有一个实例存在。我们可以通过在派生类的构造函数中调用基类的构造函数来实现这一点。

三、C++单例被继承的使用场景

3.1 多层次的对象关系

在多层次的对象关系中，有时候需要保证每一层的对象都只有一个实例存在。此时，单例被继承可以很好地满足这一需求。

3.2 多态对象的统一管理

在某些情况下，我们希望对不同类型的对象进行统一管理，并确保每种类型的对象都只有一个实例存在。这时，单例被继承可以帮助我们实现这一目标。

3.3 维护对象间的一致性 在面向对象的设计中，对象之间往往存在一定的关联关系。通过单例被继承，我们可以确保相关对象的一致性，从而提高系统的稳定性和可靠性。

⼤话设计模式——C++版本

⼀、什么是设计模式

设计模式（Design pattern）是⼀套被反复使⽤、多数⼈知晓的、经过分类编⽬的、代码设计经验的总结。使⽤设计模式是为了可重⽤代

码、让代码更容易被他⼈理解、保证代码可靠性。 毫⽆疑问，设计模式于⼰于他⼈于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正⼯程化，设

计模式是软件⼯程的基⽯，如同⼤厦的⼀块块砖⽯⼀样。项⽬中合理的运⽤设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应

的原理来与之对应，每⼀个模式描述了⼀个在我们周围不断重复发⽣的问题，以及该问题的核⼼解决⽅案，这也是它能被⼴泛应⽤的原因。

简单说：

模式：在某些场景下，针对某类问题的某种通⽤的解决⽅案。

场景：项⽬所在的环境

问题：约束条件，项⽬⽬标等

解决⽅案：通⽤、可复⽤的设计，解决约束达到⽬标。

⼆、设计模式的三个分类

创建型模式：对象实例化的模式，创建型模式⽤于解耦对象的实例化过程。

结构型模式：把类或对象结合在⼀起形成⼀个更⼤的结构。

⾏为型模式：类和对象如何交互，及划分责任和算法。

如下图所⽰：

三、各分类中模式的关键点

四、概说23种设计模式

1.单例模式

单例模式，它的定义就是确保某⼀个类只有⼀个实例，并且提供⼀个全局访问点。

单例模式具备典型的3个特点：1、只有⼀个实例。 2、⾃我实例化。 3、提供全局访问点。

因此当系统中只需要⼀个实例对象或者系统中只允许⼀个公共访问点，除了这个公共访问点外，不能通过其他访问点访问该实例时，可以使

⽤单例模式。

单例模式的主要优点就是节约系统资源、提⾼了系统效率，同时也能够严格控制客户对它的访问。也许就是因为系统中只有⼀个实例，这样

就导致了单例类的职责过重，违背了“单⼀职责原则”，同时也没有抽象类，所以扩展起来有⼀定的困难。其UML结构图⾮常简单，就只有⼀

个类，如下图：

2.⼯⼚⽅法模式

作为抽象⼯⼚模式的孪⽣兄弟，⼯⼚⽅法模式定义了⼀个创建对象的接⼝，但由⼦类决定要实例化的类是哪⼀个，也就是说⼯⼚⽅法模式让