【C++设计模式】结构型模式:桥接模式

结构型模式:桥接模式

假设你有一个绘图程序,需要支持绘制多种颜色的多种形状。如果直接将 n n n种形状和 m m m个颜色结合在一起,会导致类的数量急剧增加( n × m n\times m n×m个)。比如,3种形状(如圆形、矩形和三角形),3种颜色(如红色、蓝色和绿色)就需要9个类:

cpp 复制代码
#include <iostream>

// 形状类(圆形)
class RedCircle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Red Circle\n";
    }
};

class BlueCircle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Blue Circle\n";
    }
};

class GreenCircle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Green Circle\n";
    }
};

// 形状类(矩形)
class RedRectangle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Red Rectangle\n";
    }
};

class BlueRectangle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Blue Rectangle\n";
    }
};

class GreenRectangle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Green Rectangle\n";
    }
};

// 形状类(三角形)
class RedTriangle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Red Triangle\n";
    }
};

class BlueTriangle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Blue Triangle\n";
    }
};

class GreenTriangle {
public:
    void draw() {
        std::cout << "Drawing Green Triangle\n";
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    // 创建不同颜色的形状组合
    RedCircle redCircle;
    BlueCircle blueCircle;
    GreenCircle greenCircle;

    RedRectangle redRectangle;
    BlueRectangle blueRectangle;
    GreenRectangle greenRectangle;

    RedTriangle redTriangle;
    BlueTriangle blueTriangle;
    GreenTriangle greenTriangle;

    // 绘制形状
    redCircle.draw();         // 输出: Drawing Red Circle
    blueCircle.draw();        // 输出: Drawing Blue Circle
    greenCircle.draw();       // 输出: Drawing Green Circle

    redRectangle.draw();      // 输出: Drawing Red Rectangle
    blueRectangle.draw();     // 输出: Drawing Blue Rectangle
    greenRectangle.draw();    // 输出: Drawing Green Rectangle

    redTriangle.draw();       // 输出: Drawing Red Triangle
    blueTriangle.draw();      // 输出: Drawing Blue Triangle
    greenTriangle.draw();     // 输出: Drawing Green Triangle

    return 0;
}

桥接模式将"高层次的接口或类"与"低层次的接口或类"分离 (...形状有...颜色,形状比颜色高一层),使得系统具有更好的灵活性和可扩展性。

下面使用桥接模式改写上文的代码:

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <memory>

// 实现层次:颜色接口
class Color {
public:
    virtual void fill() = 0;
    virtual ~Color() = default;
};

// 具体颜色类
class Red : public Color {
public:
    void fill() override {
        std::cout << "Filling with Red color\n";
    }
};

class Blue : public Color {
public:
    void fill() override {
        std::cout << "Filling with Blue color\n";
    }
};

class Green : public Color {
public:
    void fill() override {
        std::cout << "Filling with Green color\n";
    }
};

// 抽象类:形状
class Shape {
protected:
    std::unique_ptr<Color> color;

public:
    Shape(std::unique_ptr<Color> c) : color(std::move(c)) {}
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~Shape() = default;
};

// 具体形状类
class Circle : public Shape {
public:
    Circle(std::unique_ptr<Color> c) : Shape(std::move(c)) {}

    void draw() override {
        color->fill();
        std::cout << "Drawing Circle\n";
    }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(std::unique_ptr<Color> c) : Shape(std::move(c)) {}

    void draw() override {
        color->fill();
        std::cout << "Drawing Rectangle\n";
    }
};

class Triangle : public Shape {
public:
    Triangle(std::unique_ptr<Color> c) : Shape(std::move(c)) {}

    void draw() override {
        color->fill();
        std::cout << "Drawing Triangle\n";
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    // 创建不同颜色的形状组合
    std::unique_ptr<Shape> shapes[9];

    shapes[0] = std::make_unique<Circle>(std::make_unique<Red>());
    shapes[1] = std::make_unique<Circle>(std::make_unique<Blue>());
    shapes[2] = std::make_unique<Circle>(std::make_unique<Green>());

    shapes[3] = std::make_unique<Rectangle>(std::make_unique<Red>());
    shapes[4] = std::make_unique<Rectangle>(std::make_unique<Blue>());
    shapes[5] = std::make_unique<Rectangle>(std::make_unique<Green>());

    shapes[6] = std::make_unique<Triangle>(std::make_unique<Red>());
    shapes[7] = std::make_unique<Triangle>(std::make_unique<Blue>());
    shapes[8] = std::make_unique<Triangle>(std::make_unique<Green>());

    // 绘制形状
    for (const auto& shape : shapes) {
        shape->draw();
    }

    return 0;
}

在没有使用桥接模式的情况下,每种形状和颜色组合都需要一个独立的类,随着形状和颜色的增加,类的数量会迅速膨胀。通过桥接模式,你只需为形状和颜色分别定义类,这大大减少了需要实现的类的数量。

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