C++设计模式-结构型设计模式

写少量的代码来应对未来需求的变化。

单例模式

定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。------《设计模式》GoF

解决问题

稳定点：

• 类只有一个实例，提供全局的访问点（抽象）

变化点：

有多个类都是单例，能不能复用代码（扩展中的继承和组合）

代码结构

• 私有的构造和析构
• 禁掉拷贝构造、拷贝赋值、移动构造、移动赋值
• 静态类成员函数
• 静态私有成员变量
• 访问方式: Singleton:Getlnstance()

版本一

把构造函数和析构函数私有化，让别人不能调用它

因为只有一个示例，所以我们要限定他的构造函数

并且提供一个全局访问点

class Singleton {
public:
    static Singleton * GetInstance() {//全局访问点
        if (_instance == nullptr) {
            _instance = new Singleton();
       }
        return _instance;
   }
private:
    Singleton(){}; //构造
    ~Singleton(){};
    Singleton(const Singleton &) = delete; //拷⻉
构造
    Singleton& operator=(const Singleton&) =
delete;//拷贝赋值构造
    Singleton(Singleton &&) = delete;//移动构造
    Singleton& operator=(Singleton &&) =
delete;//移动拷贝构造
    static Singleton * _instance;
};

Singleton* Singleton::_instance = nullptr;//静态成
员需要初始化

存在问题_instance是静态成员，它没有释放，没有delete这个，然后我们看版本二

版本二

针对上面问题版本二可以主动调用 atexit(Destructor);

class Singleton {
public:
    static Singleton * GetInstance() {
        if (_instance == nullptr) {
            _instance = new Singleton();//这里多线程的话会产生多个
            atexit(Destructor);
       }
        return _instance;
   }
private:
    static void Destructor() {
        if (nullptr != _instance) { //
            delete _instance;
            _instance = nullptr;
       }
   }
    Singleton(){}; //构造
    ~Singleton(){};
    Singleton(const Singleton &) = delete; //拷⻉
构造
    Singleton& operator=(const Singleton&) =
delete;//拷贝赋值构造
    Singleton(Singleton &&) = delete;//移动构造
    Singleton& operator=(Singleton &&) =
delete;//移动拷贝构造
    static Singleton * _instance;
};
Singleton* Singleton::_instance = nullptr;//静态成
员需要初始化
// 还可以使⽤ 内部类，智能指针来解决； 此时还有线程安全问题

存在问题：版本二不能够多线程的。

版本三

然后就用到了加锁，对于这个3.1和3.2很显然3.2这样效率更高，因为读的时候不需要加锁，只有写的时候才需要加锁。

#include <mutex>
class Singleton { // 懒汉模式 lazy load
public:
    static Singleton * GetInstance() {
        // std::lock_guard<std::mutex>
lock(_mutex); // 3.1 切换线程
        if (_instance == nullptr) {//双重检测
            std::lock_guard<std::mutex>
lock(_mutex); // 3.2
            if (_instance == nullptr) {//双重检测
                _instance = new Singleton();
                // 1. 分配内存
                // 2. 调用构造函数
                // 3. 返回指针
                // 多线程环境下 cpu reorder操作
                atexit(Destructor);
           }
       }
        return _instance;
   }
private:
    static void Destructor() {
        if (nullptr != _instance) {
            delete _instance;
            _instance = nullptr;
       }
   }
    Singleton(){}; //构造
    ~Singleton(){};
    Singleton(const Singleton &) = delete; //拷⻉
构造
    Singleton& operator=(const Singleton&) =
delete;//拷贝赋值构造
    Singleton(Singleton &&) = delete;//移动构造
    Singleton& operator=(Singleton &&) =
delete;//移动拷贝构造
    static Singleton * _instance;
    static std::mutex _mutex;
};
Singleton* Singleton::_instance = nullptr;//静态成
员需要初始化
std::mutex Singleton::_mutex; //互斥锁初始化

这里涉及到一个双重检测的问题：因为读的时候不需要加锁，只有写的时候才需要加锁，然后这里很巧妙，如果同时都进去第一个if语句的话，一开始只有一个能拿到锁，但是那个锁释放了，同时都进去第一层训话的那写也可以去申请，所以还要加上一个if，这就是双重检测

if (_instance == nullptr) {//双重检测
            std::lock_guard<std::mutex>
lock(_mutex); // 3.2
            if (_instance == nullptr) {//双重检测
            	//操作，
			}
}

但是还是存在问题：

多核时代：它有一个编译器重排和cpu重排，然后让他以更快的速度执行，可能会违反顺序一致性。

然后C++为了解决这个问题，C++用同步原语，其中包括原子变量还要内存栅栏。

对于上面的代码，我们虽然加了一把锁，然后再new，但是我们没有考虑指令重排这个问题。因为这个new还要很多操作。1. 分配内存2. 调用构造函数3. 返回指针。再多个时代下，cpu可能会重排，因为再单线程的时代下，可能调用的是1，2，3.但是多线程可能调用的就是1，3，2。在其调用1，3之后就return了，然后下一个线程来了之后执行if是空的，然后它有调用了一次。

版本四

我们用原子语义，也就是无锁编程。

原子执行的问题：

• 可见性问题
  • load 可以看到其他线程最新操作的数据
  • store 修改数据让其他线程可见
• 执行序问题
  • 内存模型（memory_order_qcquire和memory_order_release)

内存阑珊

• 可见性问题

• 执行序问题

  Singleton* tmp =
  

  _instance.load(std::memory_order_relaxed);

  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acqui
  re);//获取内存屏障
  if (tmp == nullptr) {
  std::lock_guardstd::mutex
  lock(_mutex);
  tmp =
  _instance.load(std::memory_order_relaxed);
  if (tmp == nullptr) {
  tmp = new Singleton;

  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_relea
  se);//释放内存屏障
  _instance.store(tmp,
  std::memory_order_relaxed);
  atexit(Destructor);
  }
  }

我们用原子变量解决原则性和可见性问题

内存栅栏解决执行序问题

// volitile
#include <mutex>
#include <atomic>
class Singleton {
public:
    static Singleton * GetInstance() {
        Singleton* tmp =
_instance.load(std::memory_order_relaxed);
      
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acqui
re);//获取内存屏障
        if (tmp == nullptr) {
            std::lock_guard<std::mutex>
lock(_mutex);
            tmp =
_instance.load(std::memory_order_relaxed);
            if (tmp == nullptr) {
                tmp = new Singleton;
              
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_relea
se);//释放内存屏障
                _instance.store(tmp,
std::memory_order_relaxed);
                atexit(Destructor);
           }
       }
        return tmp;
   }
private:
    static void Destructor() {
        Singleton* tmp =
_instance.load(std::memory_order_relaxed);
        if (nullptr != tmp) {
            delete tmp;
       }
   }
    Singleton(){}; //构造
    ~Singleton(){};
    Singleton(const Singleton &) = delete; //拷⻉
构造
    Singleton& operator=(const Singleton&) =
delete;//拷贝赋值构造
    Singleton(Singleton &&) = delete;//移动构造
    Singleton& operator=(Singleton &&) =
delete;//移动拷贝构造
    static std::atomic<Singleton*> _instance;//原子变量
    static std::mutex _mutex;
};
std::atomic<Singleton*> Singleton::_instance;//静
态成员需要初始化
std::mutex Singleton::_mutex; //互斥锁初始化
// g++ Singleton.cpp -o singleton -std=c++11

多线程下无锁编程的单例模式就解决了。但是代码太长了。

版本五

我们直接构造一个static类型。

c++11 magic static 特性：如果当变量在初始化的时候，并发同时进⼊声明语句，并发线程将会阻塞等待初始化结束。static是线程安全的，它再执行到下面之前都不会进行指令重排

// c++ effective
class Singleton
{
public:
    static Singleton& GetInstance() {
        static Singleton instance;
        return instance;
   }
private:
    Singleton(){}; //构造
    ~Singleton(){};
    Singleton(const Singleton &) = delete; //拷⻉
构造
    Singleton& operator=(const Singleton&) =
delete;//拷贝赋值构造
    Singleton(Singleton &&) = delete;//移动构造
    Singleton& operator=(Singleton &&) =
delete;//移动拷贝构造
};
// 继承 Singleton
// g++ Singleton.cpp -o singleton -std=c++11
/*该版本具备 版本5 所有优点：
1. 利⽤静态局部变量特性，延迟加载；
2. 利⽤静态局部变量特性，系统⾃动回收内存，⾃动调⽤析构函数；
3. 静态局部变量初始化时，没有 new 操作带来的cpu指令
reorder操作；
4. c++11 静态局部变量初始化时，具备线程安全；
*/

版本六

这个就是实现一个多态，因为如果有多个单例，我们就不用都写那些重复的代码了。

template<typename T>
class Singleton {
public:
    static T& GetInstance() {
        static T instance; // 这⾥要初始化
DesignPattern，需要调⽤DesignPattern 构造函数，同时会
调⽤⽗类的构造函数。
        return instance;
   }
protected://让子类得以构造
    virtual ~Singleton() {}
    Singleton() {} // protected修饰构造函数，才能让
别⼈继承
private:
    Singleton(const Singleton &) = delete; //拷⻉
构造禁用
    Singleton& operator=(const Singleton&) =
delete;//拷贝赋值构造
    Singleton(Singleton &&) = delete;//移动构造
    Singleton& operator=(Singleton &&) =
delete;//移动拷贝构造
};
class DesignPattern : public
Singleton<DesignPattern> {
    friend class Singleton<DesignPattern>; //
friend 能让Singleton<T> 访问到 DesignPattern构造函数
private:
    DesignPattern() {}
    ~DesignPattern() {}
};

结构图

工厂模式

定义

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟到子类。 ------《设计模式》GoF
为什么要有工厂模式，而不直接使用new?

除了new，还有复杂构造流程

解决问题

稳定性：

• 创建同类对象的接口 对象创造接口
• 同类对象有一个相同的职责 功能接口

变化点：

• 创建对象的扩展

代码结构

实现该功能：实现一个导出数据的接口，让客户选择数据的导出方式（xml,Json,txt,csv）；

没有使用工厂模式：

#include <string>
// 实现导出数据的接口, 导出数据的格式包含 xml，json，文本格式txt 后面可能扩展excel格式csv
class IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) = 0;
    virtual ~IExport(){}
};

class ExportXml : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ExportJson : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};
// csv
class ExportTxt : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

// class ExportCSV : public IExport {
// public:
//     virtual bool Export(const std::string &data) {
//         return true;
//     }
// };

// =====1
int main() {
    std::string choose/* = */;
    if (choose == "txt") {
        /***/
        IExport *e = new ExportTxt();
        /***/
        e->Export("hello world");
    } else if (choose == "json") {
        /***/
        IExport *e = new ExportJson();
        /***/
        e->Export("hello world");
    } else if (choose == "xml") {
        IExport *e = new ExportXml();
        e->Export("hello world");
    } else if (choose == "csv") {
        IExport *e = new ExportXml();
        e->Export("hello world");
    }
}

使用了工厂模式

#include <string>
// 实现导出数据的接口, 导出数据的格式包含 xml，json，文本格式txt 后面可能扩展excel格式csv
class IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) = 0;
    virtual ~IExport(){}
};

class ExportXml : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ExportJson : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ExportTxt : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ExportCSV : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class IExportFactory {
public:
    IExportFactory() {
        _export = nullptr;
    }
    virtual ~IExportFactory() {
        if (_export) {
            delete _export;
            _export = nullptr;
        }
    }
    bool Export(const std::string &data) {
        if (_export == nullptr) {
            _export = NewExport();
        }
        return _export->Export(data);
    }
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) = 0;
private:
    IExport* _export;
};

class ExportXmlFactory : public IExportFactory {
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportXml();
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};
class ExportJsonFactory : public IExportFactory {
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportJson;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};
class ExportTxtFactory : public IExportFactory {
protected:
    IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportTxt;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};

class ExportCSVFactory : public IExportFactory {
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportCSV;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};

int main () {
    IExportFactory *factory = new ExportCSVFactory();
    factory->Export("hello world");
    return 0;
}

对象创建接口

• 创建具体对象
• 调用功能接口

一个功能接口

设计原则

最小知道原则

面向接口编程

如何扩展代码

实现对象创建接口

实现功能接口

多态调用

总结

要点

解决创建过程比较复杂，希望对外隐藏这些细节的场景；

• 比如连接池、线程池
• 隐藏对象真实类型；
• 对象创建会有很多参数来决定如何创建；
• 创建对象有复杂的依赖关系；
  本质
  延迟到子类来选择实现；
  结构图
  

抽象工厂模式

定义

提供一个接口，让该接口负责创建一系列"相关或者相互依赖的对象"，无需指定它们具体的类。 ------《设计模式》GoF

解决问题

稳定性：

• 创建同类对象的接口 对象创造接口
• 同类对象有多个相同的职责 功能接口

变化点：

• 创建对象的扩展

代码结构

实现一个拥有导出导入 数据的接口，让客户选择数据的导出导入方式 ；

对象创建接口

• 创建具体对象
• 提供多个功能结构来调用

多个功能接口

#include <string>
// 实现导出数据的接口, 导出数据的格式包含 xml，json，文本格式txt 后面可能扩展excel格式csv
class IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) = 0;
    virtual ~IExport(){}
};

class ExportXml : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ExportJson : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ExportTxt : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ExportCSV : public IExport {
public:
    virtual bool Export(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class IImport {
public:
    virtual bool Import(const std::string &data) = 0;
    virtual ~IImport(){}
};

class ImportXml : public IImport {
public:
    virtual bool Import(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ImportJson : public IImport {
public:
    virtual bool Import(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ImportTxt : public IImport {
public:
    virtual bool Import(const std::string &data) {
        return true;
    }
};

class ImportCSV : public IImport {
public:
    virtual bool Import(const std::string &data) {
        // ....
        return true;
    }
};

class IDataApiFactory {
public:
    IDataApiFactory() {
        _export = nullptr;
        _import = nullptr;
    }
    virtual ~IDataApiFactory() {
        if (_export) {
            delete _export;
            _export = nullptr;
        }
        if (_import) {
            delete _import;
            _import = nullptr;
        }
    }
    bool Export(const std::string &data) {
        if (_export == nullptr) {
            _export = NewExport();
        }
        return _export->Export(data);
    }
    bool Import(const std::string &data) {
        if (_import == nullptr) {
            _import = NewImport();
        }
        return _import->Import(data);
    }
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) = 0;
    virtual IImport * NewImport(/* ... */) = 0;
private:
    IExport *_export;
    IImport *_import;
};

class XmlApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportXml;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
    virtual IImport * NewImport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IImport * temp = new ImportXml;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};

class JsonApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportJson;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
    virtual IImport * NewImport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IImport * temp = new ImportJson;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};
class TxtApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportTxt;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
    virtual IImport * NewImport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IImport * temp = new ImportTxt;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};

class CSVApiFactory : public IDataApiFactory {
protected:
    virtual IExport * NewExport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IExport * temp = new ExportCSV;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
    virtual IImport * NewImport(/* ... */) {
        // 可能有其它操作，或者许多参数
        IImport * temp = new ImportCSV;
        // 可能之后有什么操作
        return temp;
    }
};

// 相关性  依赖性    工作当中
int main () {
    IDataApiFactory *factory = new CSVApiFactory();
    factory->Import("hello world");
    factory->Export("hello world");
    return 0;
}

工厂模式和抽象工厂模式的区别

• 抽象工厂需要创建一系列功能对象(多个功能接口)
• 工厂方法创建一类功能的对象

结构图

责任链

其中negix就是用到了责任链

定义

使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它为止。 ------《设计模式》GoF

有多个处理者，并且连成一个链，当有一个处理了之后，后面的就不用处理了。

解决问题

稳定点：

处理流程

• 请求按照链条传递
  • 链表关系
  • 接口
• 可打断

变化点

• 处理节点的个数
• 处理顺序
• 处理条件

代码框架

请求流程，1 天内需要主程序批准，3 天内需要项目经理批准，3 天以上需要老板批准；

首先不使用责任链模式：

#include <string>

class Context {
public:
    std::string name;
    int day;
};

class LeaveRequest {
public:
    bool HandleRequest(const Context &ctx) {
        if (ctx.day <= 1)
            HandleByBeaty(ctx);
        if (ctx.day <= 3)
            HandleByMainProgram(ctx);
        else if (ctx.day <= 10)
            HandleByProjMgr(ctx);
        else
            HandleByBoss(ctx);
    }

private:
    bool HandleByBeaty(const Context &ctx) {
        
    }
    bool HandleByMainProgram(const Context &ctx) {
        
    }
    bool HandleByProjMgr(const Context &ctx) {
        
    }
    bool HandleByBoss(const Context &ctx) {

    }
};

符合设计原则：
从单个节点出发

实现一个条件接口和构建链表关系的静态接口

• 实现处理功能
  
• 实现链条关系
  
• 实现功能传递功能
  

实现一个构建链表关系的静态接口

加入责任链之后的代码：

#include <string>

class Context {
public:
    std::string name;
    int day;
};

// 稳定点 抽象  变化点 扩展 （多态）
//  从单个处理节点出发，我能处理，我处理，我不能处理交给下一个人处理
//  链表关系如何抽象

class IHandler {
public:
    virtual ~IHandler() : next(nullptr) {}
    void SetNextHandler(IHandler *next) { // 链表关系
        next = next;
    }
    bool Handle(const Context &ctx) {
        if (CanHandle(ctx)) {
            return HandleRequest(ctx);
        } else if (GetNextHandler()) {
            return GetNextHandler()->Handle(ctx);
        } else {
            // err
        }
        return false;
    }
    // 通过函数来抽象 处理节点的个数  处理节点顺序
    static bool handler_leavereq(Context &ctx) {
        IHandler * h0 = new HandleByBeauty();
        IHandler * h1 = new HandleByMainProgram();
        IHandler * h2 = new HandleByProjMgr();
        IHandler * h3 = new HandleByBoss();
        h0->SetNextHandler(h1);
        h1->SetNextHandler(h2);
        h2->SetNextHandler(h3);
        return h0->Handle(ctx);
    }
protected:
    virtual bool HandleRequest(const Context &ctx) {return true};
    virtual bool CanHandle(const Context &ctx) {return true};
    IHandler * GetNextHandler() {
        return next;
    }
private:
    IHandler *next; // 组合基类指针
};

// 能不能处理，以及怎么处理
class HandleByMainProgram : public IHandler {
protected:
    virtual bool HandleRequest(const Context &ctx){
        //怎么处理的
        return true;
    }
    virtual bool CanHandle(const Context &ctx) {
        //处理条件
        if (ctx.day <= 10)
            return true;
        return false;
    }
};

class HandleByProjMgr : public IHandler {
protected:
    virtual bool HandleRequest(const Context &ctx){
        //
        return true;
    }
    virtual bool CanHandle(const Context &ctx) {
        //
        if (ctx.day <= 20)
            return true;
        return false;
    }
};
class HandleByBoss : public IHandler {
protected:
    virtual bool HandleRequest(const Context &ctx){
        //
        return true;
    }
    virtual bool CanHandle(const Context &ctx) {
        //
        if (ctx.day < 30)
            return true;
        return false;
    }
};

class HandleByBeauty : public IHandler {
protected:
    virtual bool HandleRequest(const Context &ctx){
        //
        return true;
    }
    virtual bool CanHandle(const Context &ctx) {
        //
        if (ctx.day <= 3)
            return true;
        return false;
    }
};

int main() {
    // IHandler * h1 = new HandleByMainProgram();
    // IHandler * h2 = new HandleByProjMgr();
    // IHandler * h3 = new HandleByBoss();
    // h1->SetNextHandler(h2);
    // h2->SetNextHandler(h3);
// 抽象工厂
// nginx http 处理 
    // 设置下一指针 
    Context ctx;
    if (IHander::handler_leavereq(ctx)) {
        cout << "请假成功";
    } else {
        cout << "请假失败";
    }
    
    return 0;
}

设计原则

• 组合优于继承
• 面向接口编程
• 接口依赖

扩展代码

实现处理接口

• 针对增加节点

修改静态接口

• 调整顺序
• 添加节点或删除节点处理

总结

要点

• 解耦请求方和处理方，请求方不知道请求是如何被处理，处理方的组成是由相互独立的子处理构成，子处理流程通过链表的方式连接，子处理请求可以按任意顺序组合；
• 责任链请求强调请求最终由一个子处理流程处理；通过了各个子处理条件判断；
• 责任链扩展就是功能链，功能链强调的是，一个请求依次经由功能链中的子处理流程处理；
• 将职责以及职责顺序运行进行抽象，那么职责变化可以任意扩展，同时职责顺序也可以任意扩展；

本质

分离职责，动态组合；

结构图

装饰器

定义

动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，装饰器模式比生产子类更为灵活。 ------ 《设计模式》GoF

解决问题

稳定点：

• 顺序无关的增加职责
  变化点：
• 增加

代码结构

普通员工有销售奖金，累计奖金，部门经理除此之外还有团队奖金；后面可能会添加环比增长奖金，同时可能针对不同的职位产生不同的奖金组合；

没有设计模式

// 普通员工有销售奖金，累计奖金，部门经理除此之外还有团队奖金；后面可能会添加环比增长奖金，同时可能产生不同的奖金组合；
// 销售奖金 = 当月销售额 * 4%
// 累计奖金 = 总的回款额 * 0.2%
// 部门奖金 = 团队销售额 * 1%
// 环比奖金 = (当月销售额-上月销售额) * 1%
// 销售后面的参数可能会调整
class Context {
public:
    bool isMgr;
    // User user;
    // double groupsale;
};

class Bonus {
public:
    double CalcBonus(Context &ctx) {
        double bonus = 0.0;
        bonus += CalcMonthBonus(ctx);
        bonus += CalcSumBonus(ctx);
        if (ctx.isMgr) {
            bonus += CalcGroupBonus(ctx);
        }
        return bonus;
    }
private:
    double CalcMonthBonus(Context &ctx) {
        double bonus/* = */;
        return bonus;
    }
    double CalcSumBonus(Context &ctx) {
        double bonus/* = */;
        return bonus;
    }
    double CalcGroupBonus(Context &ctx) {
        double bonus/* = */;
        return bonus;
    }
};

int main() {
    Context ctx;
    // 设置 ctx
    Bonus *bonus = new Bonus;
    bonus->CalcBonus(ctx);
}

装饰器模式

#include <iostream>
// 普通员工有销售奖金，累计奖金，部门经理除此之外还有团队奖金；后面可能会添加环比增长奖金，同时可能产生不同的奖金组合；
// 销售奖金 = 当月销售额 * 4%
// 累计奖金 = 总的回款额 * 0.2%
// 部门奖金 = 团队销售额 * 1%
// 环比奖金 = (当月销售额-上月销售额) * 1%
// 销售后面的参数可能会调整
using namespace std;
class Context {
public:
    bool isMgr;
    // User user;
    // double groupsale;
};


class CalcBonus {    
public:
    CalcBonus(CalcBonus * c = nullptr) : cc(c) {}
    virtual double Calc(Context &ctx) {
        return 0.0; // 基本工资
    }
    virtual ~CalcBonus() {}

protected:
    CalcBonus* cc;
};

class CalcMonthBonus : public CalcBonus {
public:
    CalcMonthBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}
    virtual double Calc(Context &ctx) {
        double mbonus /*= 计算流程忽略*/; 
        return mbonus + cc->Calc(ctx);
    }
};

class CalcSumBonus : public CalcBonus {
public:
    CalcSumBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}
    virtual double Calc(Context &ctx) {
        double sbonus /*= 计算流程忽略*/; 
        return sbonus + cc->Calc(ctx);
    }
};

class CalcGroupBonus : public CalcBonus {
public:
    CalcGroupBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}
    virtual double Calc(Context &ctx) {
        double gbnonus /*= 计算流程忽略*/; 
        return gbnonus + cc->Calc(ctx);
    }
};

class CalcCycleBonus : public CalcBonus {
public:
    CalcCycleBonus(CalcBonus * c) : CalcBonus(c) {}
    virtual double Calc(Context &ctx) {
        double gbnonus /*= 计算流程忽略*/; 
        return gbnonus + cc->Calc(ctx);
    }
};

int main() {
    // 1. 普通员工
    Context ctx1;
    CalcBonus *base = new CalcBonus();
    CalcBonus *cb1 = new CalcMonthBonus(base);//依赖注入的方式
    CalcBonus *cb2 = new CalcSumBonus(cb1);


    cb2->Calc(ctx1);//计算所有工资
    // 2. 部门经理
    Context ctx2;
    CalcBonus *cb3 = new CalcGroupBonus(cb1);
    cb3->Calc(ctx2);
}

实现职责功能

protected 组合基类指针

通过继承基类扩展功能

通过依赖注入累加功能

设计原则

• 组合优于继承
• 面向接口编程
• 接口依赖

扩展代码

• 继承基类扩展功能
• 通过依赖注入累加功能

总结

要点

• 通过采用组合而非继承的手法， 装饰器模式实现了在运行时动态扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。 避免了使用继承带来的"灵活性差"和"多子类衍生问题"。
• 不是解决"多子类衍生问题"问题，而是解决"父类在多个方向上的扩展功能"问题；
• 装饰器模式把一系列复杂的功能分散到每个装饰器当中，一般一个装饰器只实现一个功能，实现复用装饰器的功能；

什么时候使用？

不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给对象添加职责；每个职责都是完全独立的功能，彼此之间没有依赖；
本质

动态组合
结构图

组合模式

定义

将对象组合成树型结构以表示"部分-整体"的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

解决问题

稳定点

"具备层次关系"稳定的

对象和组合对象可统一使用
变化点

对象的职责变更

组合对象里对象数量变更

什么时候使用组合模式？

• 如果你想表示对象的部分-整体层次结构，可以选用组合模式，
• 把整体和部分的操作统一起来，使得层次结构实现更简单，从外部来使用这个层次结构也容易；
• 如果你希望统一地使用组合结构中的所有对象，可以选用组合模式，这正是组合模式提供的主要功能；

这种设计模式再游戏开发中特别常见。例如每一个用户玩家都有很多系统，比如说签到系统，宠物系统...。这些系统都会绑定在这个用户身上。然后这些宠物系统还有很多小功能。

代码结构

接口用于整合整体和部分的差异

叶子节点用于实现具体职责

组合节点职责委托叶子节点实现，同时具备组合叶子节点职责（最后执行的时候要给叶子节点执行）

class IComponent
{
public:
    IComponent(/* args */);
    ~IComponent();
    virtual void Execute() = 0;//执行
    virtual void AddChild(IComponent *ele) {}
    virtual void RemoveChild(IComponent *ele) {}
};

class Leaf : public IComponent
{
public:
    virtual void Execute() {
        cout << "leaf exxcute" << endl;
    }
};

class Composite : public IComponent
{
private:
    std::list<IComponent*> _list;
public:
    virtual void AddChild(IComponent *ele) {
        // ...
    }
    virtual void RemoveChild(IComponent *ele) {
        // ...
    }
    virtual void Execute() {//执行的时候要传递到子节点来执行
        for (auto iter = _list.begin(); iter != _list.end(); iter++) {
            iter->Execute();
        }
    }
};

设计原则

• 组合优于继承
• 面向接口编程
• 接口依赖

扩展代码

• 继承接口
• 实现职责
• 组合整体和部分的关系
  怎么实现？
  将叶子节点当成特殊的组合对象看待，从而统一叶子对象和组合对象；