有哪些常见的架构设计模式在现代C++中应用

在现代C++中，以下架构设计模式被广泛应用：

1. 工厂模式

核心思想 ：封装对象的创建逻辑，通过统一接口生成不同类型对象。
现代实现：

使用智能指针（如 std::unique_ptr）管理资源
结合模板或 std::function 实现泛型工厂

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class IProduct {
public:
    virtual ~IProduct() = default;
    virtual void operation() = 0;
};

template <typename T>
std::unique_ptr<IProduct> createProduct() {
    return std::make_unique<T>();
}

2. RAII（资源获取即初始化）

核心思想 ：通过对象生命周期自动管理资源（内存、文件句柄等）。
现代特性：

智能指针（std::unique_ptr, std::shared_ptr）
移动语义（避免深拷贝）

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class FileHandler {
public:
    FileHandler(const std::string& path) : handle(openFile(path)) {}
    ~FileHandler() { closeFile(handle); }
    // 禁用拷贝，启用移动
    FileHandler(FileHandler&&) = default;
private:
    HandleType handle;
};

3. 观察者模式

核心思想 ：对象状态变化时自动通知依赖它的对象。
现代优化：

使用 std::function 替代虚函数接口
结合 std::vector 存储观察者

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class Subject {
public:
    void addObserver(std::function<void()> obs) {
        observers.push_back(obs);
    }
    void notify() {
        for (auto& obs : observers) obs();
    }
private:
    std::vector<std::function<void()>> observers;
};

4. 策略模式

核心思想 ：将算法封装为独立对象，支持运行时切换。
现代实现：

通过 std::function 和 Lambda 表达式简化策略定义

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class Context {
public:
    void setStrategy(std::function<void()> strategy) {
        this->strategy = strategy;
    }
    void execute() { strategy(); }
private:
    std::function<void()> strategy;
};

// 使用示例
Context ctx;
ctx.setStrategy([] { /* 策略A逻辑 */ });
ctx.execute();

5. 单例模式

核心思想 ：确保类仅有一个实例，并提供全局访问点。
线程安全改进：

C++11 后的 std::call_once 保证初始化原子性

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class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static std::once_flag flag;
        std::call_once(flag, [] { instance.reset(new Singleton); });
        return *instance;
    }
private:
    static std::unique_ptr<Singleton> instance;
    Singleton() = default;
};

6. 适配器模式

核心思想 ：转换不兼容接口为目标接口。
现代应用：

结合模板实现泛型适配
使用 std::bind 包装旧接口

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class LegacySystem {
public:
    void legacyOperation(int x) { /*...*/ }
};

class Adapter {
public:
    Adapter(LegacySystem& legacy) : adaptee(legacy) {}
    void modernOperation() {
        std::bind(&LegacySystem::legacyOperation, &adaptee, 42)();
    }
private:
    LegacySystem& adaptee;
};

总结

现代C++通过以下特性优化传统设计模式：

智能指针（自动资源管理）
Lambda 和 std::function（减少虚函数开销）
移动语义（提升性能）
模板（增强泛化能力）

选择模式时需结合具体场景，避免过度设计。