C++设计模式（入门）

什么是设计模式？

Christopher Alexander曾经说过:“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动。”。也就是说，设计模式，是一种解决问题的一套惯用逻辑，一种经过凝练的最佳方法。设计模式在某种意义上，可以被认为是程序员所说的“轮子”，只不过它更偏向于逻辑。

为什么需要设计模式？

设计模式的目的就是提高代码的复用性。一个问题可能有很多种解决方案，写代码也是这样，一千个人有一千个哈姆雷特。虽然大家都能针对当下的问题提出一个能够accept的方案，但是问题是不断在变化的，所以解决方案进行变化改动的需求也是存在的。没有必要花费很大的精力，对类似的问题重新提出一个解决方案。最好的解决方案就是能够通用于一系列类似的问题。

什么是复用性？

复用性简单的来说，就是当问题变化时，你能够对代码做出很少的调整，就能够重新解决问题。提高复用性的关键在于抽象的逻辑思维。下面举个例子。

假设现在有这样一个需求，我需要在画布上画一条线段和一个圆形。现在分析这个需求，我们可以首先拆解为两个问题画线段和画圆形。对于线段，我们创建一个线段类，用于存储线段的两个点；对于圆形，我们创建一个圆形类，用于存储圆形的中心点和半径。随后，在画的过程中，我们将线段和圆形分别画出来。具体的逻辑可以看下面的伪代码：

struct point{
double x;
double y;
};
//创建Line类
class Line :{
public:
point p1;
point p2;
void Draw_Line();
...
};
//创建Circle类
class Circle:{
public:
point center_p;
double rudis;
void Draw_Circle();
...
};void mian(){
vector<Line>LineList;
vector<Circle>CircleList;
//绘制线段
for(auto it:LineList){
it.Draw_Line();
...
};
//绘制圆形
for(auto it:CircleList){
it.Draw_CircleList();
...
};}

在这段代码中用两个vector存储Line对象和Circle对象，然后调用这两种类的Draw()函数，在画布上绘制出所有的线段和圆。

这样写的代码是一个将问题分解的思路，以大化小然后分而治之，逻辑上会很清楚。但却不利于代码的修改和调整。也就是没有很高的复用性。举个例子，如果我需要在加一个绘制梯形的功能，为了实现这个功能，就需要对主程序进行调整。

struct point{
double x;
double y;
};
//创建Line类
class Line :{
public:
point p1;
point p2;
void Draw_Line();
...
};
//创建Circle类
class Circle:{
public:
point center_p;
double rudis;
void Draw_Circle();
...
};
/*
//创建矩形类
class Rectangle()：{
public:
Line l1;
Line l2;
Line l3;
Line l4;
void Draw_Rectangle();}*/void mian(){
vector<Line>LineList;
vector<Circle>CircleList;
/*新增
vector<Rectangle> RectangleList;
*/
//绘制线段
for(auto it:LineList){
it.Draw_Line();
...
};
//绘制圆形
for(auto it:CircleList){
it.Draw_CircleList();
...
};
/*新增//绘制矩形
for(auto it:RectangleList){
it.Draw_Rectangle();
}*/}

研究一下上面的代码，除了新增Rectangle类之外，还需要新增存储Rectangle对象的容器，以及绘制Rectangle的循环，也就是在主函数里面加了一套绘制Rectangle的逻辑。

那么是否存在一种解决方案，只需要增加Rectangle类呢？也就是说，对于新增的需求，程序员只需要去实现自己的类，而不对于主程序进行任何更改。答案是存在的，面向对象的程序中的继承、多态等特性使得增加需求时，开发者只需要将注意力集中在自己的开发的模块上。话不多说，show the code.

//创建Shape类
class Shape :{
public:
Virtual ~Shape();
Virtual void Draw()=0;
···
};
struct point{
double x;
double y;
};//创建Line类
class Line: public Shape{
public:
point p1;
point p2;
void Draw();
...
};
//创建Circle类
class Circle: public Shape{
public:
point center_p;
double rudis;
void Draw();
...
};void mian(){
vector<Shape*>Shapelist;
//绘制
for(auto it:Shapelist){
it->Draw();
...
};}；

对于上面的代码，将问题抽象成这样两个过程，一是将所有几何图形抽象成Shape类，然后留下Draw()函数给子类复写。在主函数中只要用vector存Shape类指针，就可以在一个循环中，将所有需要绘制的图像画出来。

关于GOF23种设计模式

在程序设计中，GOF（Gang of Four ）代表的是四个著名人物，Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson和John Vlissides，他们是书籍《设计模式：可复用面向对象软件的基础》的作者。其中提出了23中可以提高代码复用性的代码编写方法，学习他们的设计模式，能够节省我们探索高复用性代码结构的时间。

让我们一起站在巨人肩膀上学习代码。