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设计模式总章

news 来源：原创 2025/5/16 1:15:52

1 前置知识

前言：
一定要阅读这个有关多态的知识点 ,要不然不方便阅读下面的知识

1.1 接口

1.1.1 定义

接口是一种抽象类型，它定义了一组方法签名，但不包含方法的实现。接口用于指定类必须实现的行为，使得不同的类可以通过实现相同的接口来具有统一的对外交互方式

方法签名：方法签名是对方法的一种抽象描述，包含方法名称、参数列表和返回类型
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
上面那个就是方法签名: int add(int a, int b)

1.1.2

抽象类：含有至少一个纯虚函数的类被称作抽象类。抽象类不能实例化对象，它的主要作用是为派生类提供统一的接口规范。
纯虚函数：这是一种特殊的虚函数，在声明时赋值为 0。纯虚函数没有函数体，派生类必须对其进行实现。

#include <iostream>

// 定义一个抽象类，包含一组方法签名
class Shape {
public:
    // 纯虚函数，计算面积的方法签名
    virtual double calculateArea() = 0;
    // 纯虚函数，获取周长的方法签名
    virtual double getPerimeter() = 0;
    // 虚析构函数，确保正确释放派生类对象
    virtual ~Shape() {}
};

// 实现 Shape 接口的 Circle 类
class Circle : public Shape {
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}

    // 实现 calculateArea 方法
    double calculateArea() override {
        return 3.14 * radius * radius;
    }

    // 实现 getPerimeter 方法
    double getPerimeter() override {
        return 2 * 3.14 * radius;
    }
};

// 实现 Shape 接口的 Rectangle 类
class Rectangle : public Shape {
private:
    double length;
    double width;
public:
    Rectangle(double l, double w) : length(l), width(w) {}

    // 实现 calculateArea 方法
    double calculateArea() override {
        return length * width;
    }

    // 实现 getPerimeter 方法
    double getPerimeter() override {
        return 2 * (length + width);
    }
};

int main() {
    // 使用基类指针指向派生类对象
    Shape* circle = new Circle(5.0);
    Shape* rectangle = new Rectangle(4.0, 6.0);

    // 调用派生类的方法
    std::cout << "Circle area: " << circle->calculateArea() << std::endl;
    std::cout << "Circle perimeter: " << circle->getPerimeter() << std::endl;
    std::cout << "Rectangle area: " << rectangle->calculateArea() << std::endl;
    std::cout << "Rectangle perimeter: " << rectangle->getPerimeter() << std::endl;

    // 释放内存
    delete circle;
    delete rectangle;

    return 0;
}

基类的析构函数应该声明为虚析构函数。

1.2 耦合度

定义：在一个复杂的软件系统中，通常由多个模块组成，这些模块可能是函数、类、子系统等。模块之间会存在各种联系，比如一个模块可能会调用另一个模块的功能、使用另一个模块的数据等。耦合度就是对这种联系紧密程度的度量。
耦合度越低越好
降低耦合度的方法
- 模块化设计：将系统分解为多个功能独立的模块，每个模块只负责一个特定的功能，减少模块之间的依赖关系。
- 使用接口和抽象类：通过定义接口和抽象类，模块之间可以通过接口进行通信，而不是直接依赖具体的实现类，从而降低耦合度。
- 依赖注入：将一个模块所依赖的其他模块通过参数传递的方式注入到该模块中，而不是在模块内部直接创建依赖对象，这样可以使模块之间的依赖关系更加灵活和可配置。
- 数据封装：将数据封装在模块内部，只提供必要的接口供其他模块访问，避免外部模块直接访问内部数据，从而降低模块之间的耦合度。

2 设计模式

定义：设计模式（Design Pattern）是指在软件开发过程中，针对反复出现的问题所总结归纳出的通用解决方案。它就像是建筑师手中的蓝图，为开发者提供了一套经过实践验证的、行之有效的设计思路和方法，帮助开发者更高效地构建出可维护、可扩展、可复用的软件系统。
一句话总结：软件开发中的套路

设计原则

单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）
定义：一个类应该只有一个引起它变化的原因。也就是说，一个类应该只负责一项职责，而不应该承担过多的职责。
开闭原则
定义：软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。即当需求发生变化时，应该通过扩展现有代码来实现新的功能，而不是修改已有的代码。
里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）
定义：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。也就是说，子类对象可以替换父类对象，而程序的行为不会发生改变。
依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）
定义：高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。简单来说，就是要依赖接口或抽象类，而不是具体的实现类。
接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）
定义：客户端不应该依赖它不需要的接口；一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。也就是说，要将一个大的接口拆分成多个小的、具体的接口，每个接口只包含客户端需要的方法。
迪米特法则（Law of Demeter，LoD），也称为最少知识原则
定义：一个对象应该对其他对象有最少的了解。也就是说，一个类应该尽量减少与其他类的直接交互，如果两个类之间确实需要通信，应该通过一个中间类来进行。
组合优于继承
组合定义：是指一个类包含另一个类的对象作为其成员变量，通过调用该对象的方法来实现功能。例如，在一个汽车系统中，Car 类可以包含一个 Engine 类的对象，通过调用 Engine 对象的方法来实现汽车的启动、停止等功能。