一、桥接模式核心原理（通用）
桥接模式（Bridge Pattern）是结构型设计模式 ，核心思想是：将抽象部分与实现部分解耦，使两者可以独立变化。
它解决的核心问题是：当一个类存在两个或多个独立变化的维度（比如「设备类型」和「品牌」、「图形形状」和「颜色」）时，多层继承会导致类数量呈指数级增长（类爆炸），而桥接模式通过「组合代替继承」，将两个维度拆分为独立的层级，通过「桥」（对象引用）连接，让每个维度可以独立扩展。
核心角色（C++ 实现中对应概念）
| 角色名称 | 作用 | C++ 实现形式 |
|---|---|---|
| 实现化（Implementor） | 定义实现层的通用接口，提供基础操作 | 纯虚类（接口类） |
| 具体实现化（ConcreteImplementor） | 实现 Implementor 接口，提供具体的基础操作 | 普通类（继承 Implementor） |
| 抽象化（Abstraction） | 定义抽象层接口，持有 Implementor 对象的引用（桥接核心），定义高层逻辑 | 抽象类（含 Implementor 指针） |
| 扩展抽象化（RefinedAbstraction） | 继承 Abstraction，细化抽象层接口，实现具体业务逻辑 | 普通类（继承 Abstraction） |
二、C++ 代码示例（图形绘制：形状 + 颜色）
以「图形形状（抽象维度）」和「颜色（实现维度）」为例：
- 抽象维度：圆形、矩形（可扩展新形状）；
- 实现维度：红色、蓝色（可扩展新颜色）。
这个场景中，形状和颜色是两个独立变化的维度，用桥接模式可以避免创建「红色圆形、蓝色圆形、红色矩形、蓝色矩形」等冗余类。
步骤 1：定义实现化接口（颜色接口）
cpp
#include <iostream>
#include <string>
// 实现化（Implementor）：颜色接口（纯虚类）
class Color {
public:
// 纯虚函数：获取颜色名称
virtual std::string getColorName() const = 0;
// 虚析构函数：确保子类析构正常
virtual ~Color() = default;
};步骤 2：实现具体实现化类（具体颜色）
cpp
// 具体实现化1：红色
class Red : public Color {
public:
std::string getColorName() const override {
return "红色";
}
};
// 具体实现化2：蓝色
class Blue : public Color {
public:
std::string getColorName() const override {
return "蓝色";
}
};步骤 3：定义抽象化类（图形抽象类）
核心是持有「颜色」对象的指针（桥接的关键），定义图形的通用接口：
cpp
// 抽象化（Abstraction）：图形抽象类
class Shape {
protected:
Color* color; // 持有实现化对象的指针（桥接核心：连接形状和颜色）
public:
// 构造函数：注入颜色对象
explicit Shape(Color* color) : color(color) {
if (color == nullptr) {
throw std::invalid_argument("Color pointer cannot be null!");
}
}
// 纯虚函数：绘制图形（由子类实现）
virtual void draw() const = 0;
// 虚析构函数：释放颜色对象
virtual ~Shape() {
delete color;
color = nullptr;
}
// 禁用拷贝构造和赋值（避免浅拷贝导致重复释放）
Shape(const Shape&) = delete;
Shape& operator=(const Shape&) = delete;
// 移动构造和赋值（可选，提升性能）
Shape(Shape&& other) noexcept : color(other.color) {
other.color = nullptr;
}
Shape& operator=(Shape&& other) noexcept {
if (this != &other) {
delete color;
color = other.color;
other.color = nullptr;
}
return *this;
}
};步骤 4：实现扩展抽象化类（具体图形）
cpp
// 扩展抽象化1：圆形
class Circle : public Shape {
private:
double radius; // 圆形半径
public:
// 构造函数：注入颜色+初始化半径
Circle(Color* color, double radius) : Shape(color), radius(radius) {
if (radius <= 0) {
throw std::invalid_argument("Radius must be positive!");
}
}
// 实现绘制逻辑
void draw() const override {
std::cout << "绘制一个" << color->getColorName()
<< "的圆形，半径：" << radius << std::endl;
}
};
// 扩展抽象化2：矩形
class Rectangle : public Shape {
private:
double width; // 矩形宽度
double height; // 矩形高度
public:
// 构造函数：注入颜色+初始化宽高
Rectangle(Color* color, double width, double height)
: Shape(color), width(width), height(height) {
if (width <= 0 || height <= 0) {
throw std::invalid_argument("Width and height must be positive!");
}
}
// 实现绘制逻辑
void draw() const override {
std::cout << "绘制一个" << color->getColorName()
<< "的矩形，宽：" << width << "，高：" << height << std::endl;
}
};步骤 5：测试代码（主函数）
cpp
int main() {
try {
// 场景1：红色圆形（半径5）
Shape* redCircle = new Circle(new Red(), 5.0);
redCircle->draw();
// 场景2：蓝色矩形（宽10，高8）
Shape* blueRect = new Rectangle(new Blue(), 10.0, 8.0);
blueRect->draw();
// 扩展演示：新增绿色（只需加Green类）、三角形（只需加Triangle类）
// Shape* greenTriangle = new Triangle(new Green(), 6.0);
// greenTriangle->draw();
// 释放资源
delete redCircle;
delete blueRect;
// delete greenTriangle;
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
return 1;
}
return 0;
}输出结果
cpp
绘制一个红色的圆形，半径：5
绘制一个蓝色的矩形，宽：10，高：8代码关键解释
- 桥接核心 ：
Shape类中持有Color*指针，这是「桥」------ 形状（抽象维度）通过该指针调用颜色（实现维度）的方法，两者解耦； - 资源管理 ：C++ 中需手动管理内存，因此在
Shape的析构函数中释放color指针，同时禁用拷贝构造 / 赋值（避免浅拷贝导致重复释放），可选实现移动语义； - 异常处理：对空指针、非法参数（如负半径）做校验，符合 C++ 健壮性要求；
- 扩展能力 ：新增「绿色」只需继承
Color，新增「三角形」只需继承Shape，原有代码无需修改，符合「开闭原则」。
总结
- 桥接模式的核心是用组合（对象引用 / 指针）代替继承，分离「抽象维度」和「实现维度」，解决多层继承的类爆炸问题；
- C++ 实现中，「实现化」通常定义为纯虚类，「抽象化」持有其指针，通过构造函数注入具体实现对象，同时需注意内存管理（析构、禁用浅拷贝）；
- 适用场景：当类有两个及以上独立变化的维度（如形状 + 颜色、品牌 + 功能），且需要灵活扩展时优先使用桥接模式。