C++ 设计模式：桥接模式（Bridge Pattern）

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 链接：C++ 设计模式 - 装饰模式

桥接模式（Bridge Pattern）是一种结构型设计模式，它通过将抽象部分（业务功能）与实现部分（平台实现）分离，使它们可以独立变化。桥接模式的核心思想是将抽象与实现解耦，使得它们可以独立地扩展和变化。

1.问题分析

在开发中，我们经常遇到需要将抽象部分与其实现部分分离的情况，以便它们可以独立变化。例如：

不同的任务（如巡逻、运输、侦查）可以使用不同的设备（如机器人、传感器）。
不同的图形形状（如圆形、矩形）可以使用不同的绘制方式（如矢量图、位图）。

如果将抽象部分与实现部分紧密耦合在一起，当需要添加新的实现或新的抽象时，代码的修改和维护将变得非常复杂。桥接模式通过将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化，从而提高系统的灵活性和可扩展性。

2.实现步骤

定义实现接口：定义一个接口，描述实现部分的行为。
实现具体实现：实现具体实现类，提供不同的实现部分。
定义抽象类：定义一个抽象类，描述抽象部分的行为，并持有一个实现部分的引用。
实现具体抽象：实现具体抽象类，提供不同的抽象部分。
客户端代码：动态地组合不同的抽象部分和实现部分，并执行任务。

3.代码示例

以机器人的任务作为示例。

3.1.定义实现接口

cpp 复制代码

// 机器人平台接口
class RobotPlatform {
 public:
  virtual ~RobotPlatform() = default;
  virtual void move() = 0;
};

3.2. 实现具体实现类

cpp 复制代码

// 具体机器人平台1：四足机器人
class QuadrupedRobot : public RobotPlatform {
 public:
  void move() override { std::cout << "Moving as a quadruped robot." << std::endl; }
};

cpp 复制代码

// 具体机器人平台2：轮式机器人
class WheeledRobot : public RobotPlatform {
 public:
  void move() override { std::cout << "Moving as a wheeled robot." << std::endl; }
};

cpp 复制代码

// 具体机器人平台3：履带机器人
class TrackedRobot : public RobotPlatform {
 public:
  void move() override { std::cout << "Moving as a tracked robot." << std::endl; }
};

3.3. 定义任务抽象类

cpp 复制代码

// 定义一个任务抽象类，描述机器人的任务行为，并持有一个机器人平台对象的引用
class Task {
 public:
  Task(std::shared_ptr<RobotPlatform> robotPlatform) : platform(robotPlatform) {}

  virtual void performTask() = 0;

 protected:
  std::shared_ptr<RobotPlatform> platform;
};

3.4. 实现具体的任务

cpp 复制代码

// 具体任务1：巡逻
class Patrolling : public Task {
 public:
  Patrolling(std::shared_ptr<RobotPlatform> robotPlatform) : Task(robotPlatform) {}

  void performTask() override {
    std::cout << "Performing patrolling task." << std::endl;
    platform->move();
  }
};

cpp 复制代码

// 具体任务2：运输
class Transporting : public Task {
 public:
  Transporting(std::shared_ptr<RobotPlatform> robotPlatform) : Task(robotPlatform) {}

  void performTask() override {
    std::cout << "Performing transporting task." << std::endl;
    platform->move();
  }
};

cpp 复制代码

// 具体任务3：侦查
class Reconnaissance : public Task {
 public:
  Reconnaissance(std::shared_ptr<RobotPlatform> robotPlatform) : Task(robotPlatform) {}

  void performTask() override {
    std::cout << "Performing reconnaissance task." << std::endl;
    platform->move();
  }
};

3.5. 客户端代码

cpp 复制代码

// 动态地组合不同的任务和机器人平台，并执行任务。
int main() {
  // 创建具体的机器人平台
  std::shared_ptr<RobotPlatform> quadrupedRobot = std::make_shared<QuadrupedRobot>();
  std::shared_ptr<RobotPlatform> wheeledRobot = std::make_shared<WheeledRobot>();
  std::shared_ptr<RobotPlatform> trackedRobot = std::make_shared<TrackedRobot>();

  // 创建具体的任务，并组合合理的机器人平台
  std::shared_ptr<Task> patrollingWithQuadruped = std::make_shared<Patrolling>(quadrupedRobot);
  std::shared_ptr<Task> transportingWithWheeled = std::make_shared<Transporting>(wheeledRobot);
  std::shared_ptr<Task> reconnaissanceWithTracked = std::make_shared<Reconnaissance>(trackedRobot);

  // 执行任务
  std::cout << "Patrolling with Quadruped Robot:" << std::endl;
  patrollingWithQuadruped->performTask();

  std::cout << "\nTransporting with Wheeled Robot:" << std::endl;
  transportingWithWheeled->performTask();

  std::cout << "\nReconnaissance with Tracked Robot:" << std::endl;
  reconnaissanceWithTracked->performTask();

  return 0;
}

4.总结

桥接模式和装饰模式的区别：

桥接模式：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。它通过将抽象和实现放在不同的类层次结构中，并通过组合将它们连接起来，从而提高系统的灵活性和可扩展性。。
装饰模式：动态地给对象添加职责，而不改变对象的接口。它通过创建一系列装饰器类来实现这些职责的扩展，从而在运行时灵活地扩展对象的功能。