C++面试：单例模式、工厂模式等简单的设计模式 & 创建型、结构型、行为型设计模式的应用技巧

理解和能够实现基本的设计模式是非常重要的。这里，我们将探讨两种常见的设计模式：单例模式和工厂模式，并提供一些面试准备的建议。

单例模式 (Singleton Pattern)

工厂模式 (Factory Pattern)

面试准备

[1. 理解设计模式的基本概念](#1. 理解设计模式的基本概念)

[2. 掌握实现细节](#2. 掌握实现细节)

[3. 讨论优缺点和适用场景](#3. 讨论优缺点和适用场景)

[4. 面试中的展示](#4. 面试中的展示)

[5. 综合应用](#5. 综合应用)

单例模式 (Singleton Pattern)

单例模式是一种确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点的设计模式。在 C++ 中，单例模式通常通过私有化构造函数、复制构造函数和赋值操作符来实现，以确保只能通过类的内部创建实例。

cpp 复制代码

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}

public:
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

    static Singleton* getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};

工厂模式 (Factory Pattern)

工厂模式是一种创建对象的设计模式，它提供了一个创建对象的接口，但允许子类改变实例化的类型。这种模式在处理大量具有共同接口的对象时特别有用。

cpp 复制代码

class Product {
public:
    virtual void doSomething() = 0;
};

class ConcreteProductA : public Product {
public:
    void doSomething() override {
        // 实现细节
    }
};

class ConcreteProductB : public Product {
public:
    void doSomething() override {
        // 实现细节
    }
};

class Factory {
public:
    Product* createProduct(char type) {
        if (type == 'A') return new ConcreteProductA();
        if (type == 'B') return new ConcreteProductB();
        return nullptr;
    }
};

面试准备

针对单例模式、工厂模式等简单设计模式的面试准备，你需要深入理解这些模式的概念、用途、优缺点，以及如何在 C++ 中实现它们。下面是一些具体的准备策略

1. 理解设计模式的基本概念

单例模式:
- 确保一个类仅有一个实例，并提供该实例的全局访问点。
- 了解何时使用单例模式，比如管理共享资源、配置信息等。
- 理解单例模式的潜在问题，如多线程环境中的线程安全问题。
工厂模式:
- 用于创建对象，但具体的类选择延迟到子类。
- 适用于系统中有多个实现类，但希望将实例化逻辑与使用逻辑分离的场景。
- 了解不同类型的工厂模式，如简单工厂、工厂方法、抽象工厂。

2. 掌握实现细节

C++ 实现:
- 练习在 C++ 中编写这些模式。对于单例模式，注意线程安全和懒汉式/饿汉式实现的区别。
- 对于工厂模式，了解如何创建接口和实现类，并如何使用工厂类来分离对象的创建和使用。
代码示例:
- 准备一些代码示例，以便在面试中快速展示你对这些模式的理解。
- 考虑不同的变体和优化，如单例模式中的双重锁定检查。

3. 讨论优缺点和适用场景

优缺点分析:
- 能够讨论每种模式的优缺点，比如单例模式可能导致全局状态问题，工厂模式可能增加代码的复杂度。
- 理解为什么和在什么情况下选择这些模式。
适用场景:
- 准备一些实际场景的例子，说明在什么情况下会选择使用这些模式。

4. 面试中的展示

问题解答:
- 在面试中，如果被问及这些设计模式，清晰地解释它们的定义、用途和如何实现。
- 通过提供具体的编程例子或案例研究来展示你的理解。
编程任务:
- 准备好在白板或在线编程测试中实现这些模式的基本版本。

5. 综合应用

结合项目经验 :
- 如果你在过去的项目中使用过这些模式，准备分享这些经验。
- 讨论在项目中使用这些模式带来的具体好处和面临的挑战。

创建型、结构型、行为型设计模式的应用技巧

创建型设计模式

这类模式关注对象的创建机制，帮助使系统独立于对象的创建和组合方式。

常见模式：单例、工厂方法、抽象工厂、建造者、原型。
应用技巧 ：
- 理解何时使用：例如，使用工厂模式在创建对象时提供更多的灵活性；使用单例模式管理全局状态。
- 代码解耦：这些模式帮助将对象的创建和使用分离，使得代码更加模块化。
面试准备 ：
- 准备代码示例：准备各种模式的代码实现，展示你的理解。
- 讨论优缺点：比如单例模式可能导致测试困难，工厂模式可能增加系统复杂性。

结构型设计模式

这类模式处理对象组合，以便形成更大的结构。

常见模式：适配器、桥接、组合、装饰器、外观、享元、代理。
应用技巧 ：
- 设计灵活性：例如，使用适配器模式来兼容不兼容的接口，使用装饰器模式动态添加功能。
- 简化复杂性：如使用外观模式提供简单接口，隐藏系统的复杂性。
面试准备 ：
- 举例说明：准备一些实际应用的例子，说明你如何在过去的项目中使用这些模式。
- 理解适用场景：能够讨论在何种情况下会选择使用特定的结构型模式。

行为型设计模式

这类模式专注于对象之间的通信。

常见模式：责任链、命令、解释器、迭代器、中介者、备忘录、观察者、状态、策略、模板方法、访问者。
应用技巧 ：
- 促进松耦合：比如使用观察者模式实现发布-订阅机制，减少对象间的直接依赖。
- 简化算法和行为的管理：使用策略模式允许在运行时更改对象的行为。
面试准备 ：
- 讨论不同模式的适用场景：准备例子，展示你如何选择和应用不同的行为型模式。
- 演示实际代码实现：展示你在项目中如何实现特定的行为型模式。

综合面试准备技巧

准备面试问题：面试中可能会要求你解释特定设计模式、它们的适用场景，或者如何在给定的问题中选择和应用它们。
结合真实项目经验：如果你在过去的工作中使用过这些模式，分享你的经验。讨论你的选择如何帮助项目，以及你从中学到的课程。
模拟面试：实践解释这些模式，可以是口头的也可以是通过编写代码。这有助于提高你在实际面试中的表现。