[GoF設計模式]Bridge模式和Template模式的C++實現

【Bridge模式】

使用組合的方式將功能的需求的抽象和實現解耦，這樣一來抽象和實現可以分別獨自的變化。由此解決需求變更可能帶來的麻煩，即類的迅速膨脹，如一般的情況下抽象和實現可能需要M*N個類來解決問題，而使用Bridge模式則只需要M+N個類來解決問題。此處的“實現”是指“怎麼實現用戶的需求”，並且通過組合的方式來實現。此處的實現不是指繼承基類，實現基類接口，而是通過組合實現用戶的需求。Bridge模式是設計模式中複雜求難理解的模式之一。

【圖解】

以中國人喫飯用筷子，美國人喫飯用叉子，當然中國人也可以用叉子喫飯，美國人也可以用筷子喫飯 爲例，當然這種情況下用和不用都是定義4個類來實現的，但是當增加到三種情況下時候，運用Bridge模式只定義3+3=6個類，而不用則需要3*3需要9個類。如在加上印度人喫飯用手。簡單起見，只列兩個。

【程序】

/******************************************************************* * * DESCRIPTION: Person Abstraction Class [不同國家人的抽象] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef PERSONABSTRACTION_H_ #define PERSONABSTRACTION_H_ /** include files **/ #include "PersonImplement.h" class PersonAbstraction { public: /*constructor and destructor*/ PersonAbstraction(PersonImplement *personImp) { this->_personImp=personImp; } virtual ~PersonAbstraction(){} /*Have meal*/ virtual void Dining() { this->_personImp->DiningStyle(); return; } virtual void ChangeDiningStyle(PersonImplement *personImp) { this->_personImp=personImp; return; } virtual void WhereIFrom()=0; protected:/*Important*/ PersonImplement *_personImp; }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION:Chinese Person[中國人-對PersonAbstraction類的具體化] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef CHINESEPERSON_H_ #define CHINESEPERSON_H_ /** include files **/ #include <iostream> #include "PersonAbstraction.h" using namespace std; class ChinesePerson:public PersonAbstraction { public: /*construction and destruction*/ ChinesePerson(PersonImplement *personimp):PersonAbstraction(personimp) { } virtual ~ChinesePerson(){} virtual void WhereIFrom() { cout<<"/nChinesePerson|-->:Hi I am a Chinese."<<endl; return; } }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION:Americe Person [美國人-對PersonAbstraction類的具體化] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef AMERICAPERSON_H_ #define AMERICAPERSON_H_ /** include files **/ #include <iostream> #include "PersonAbstraction.h" using namespace std; class AmericaPerson:public PersonAbstraction { public: /*construction and destruction*/ AmericaPerson(PersonImplement *personImp):PersonAbstraction(personImp) { } virtual ~AmericaPerson(){} virtual void WhereIFrom() { cout<<"/nAmericaPerson|-->:Hi I am an America."<<endl; return; } }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION: Person Implement Class[對不通過家的人喫飯方式的抽象] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef PERSONIMPLEMENT_H_ #define PERSONIMPLEMENT_H_ class PersonImplement { public: PersonImplement(){} virtual ~PersonImplement(){} /*The Dining Implement,Different style maybe*/ virtual void DiningStyle()=0; }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION:Chinese Style Implement class[中國人喫飯的方式-對PersonImplement類的具體化] * * AUTHOR: Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef CHINESESTYLEIMPLEMENT_H_ #define CHINESESTYLEIMPLEMENT_H_ /** include files **/ #include <iostream> #include "PersonImplement.h" using namespace std; class ChineseStyleImplement:public PersonImplement { public: /*construction and destruction*/ ChineseStyleImplement(){} virtual ~ChineseStyleImplement(){} /*Chinese style dining*/ virtual void DiningStyle() { cout<<"I am dining with chopsticks!"<<endl;/*用筷子喫飯*/ return; } }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION: America Style Implement class[美國人喫飯的方式-對PersonImplement類的具體化] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef AMERICASTYLEIMPLEMENT_H_ #define AMERICASTYLEIMPLEMENT_H_ /** include files **/ #include <iostream> #include "PersonImplement.h" using namespace std; class AmericaStyleImplement:public PersonImplement { public: /*construction and destruction*/ AmericaStyleImplement(){} virtual ~AmericaStyleImplement(){} /*America style dining*/ virtual void DiningStyle() { cout<<"I am dining with fork!"<<endl;/*用叉子喫飯*/ return; } }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION: Bridge Pattern [橋模式] * [以中國人喫飯習慣用筷子，美國人習慣用叉子喫飯爲例子] * [但是中國人也可以用叉子喫飯，美國人也可以用筷子喫飯] * AUTHOR: Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ /** include files **/ #include "ChinesePerson.h" #include "AmericaPerson.h" #include "ChineseStyleImplement.h" #include "AmericaStyleImplement.h" #include <iostream> using namespace std; int main (int argc, char *argv[]) { /*There a two style dining*/ PersonImplement *chinesestyle=new ChineseStyleImplement(); PersonImplement *americastyle=new AmericaStyleImplement(); /*Now here comes a chinese dining with chopsticks*/ ChinesePerson *chinese=new ChinesePerson(chinesestyle); chinese->WhereIFrom(); chinese->Dining(); /*Now here comes a chinese dining with chopsticks*/ AmericaPerson *america=new AmericaPerson(americastyle); america->WhereIFrom(); america->Dining(); /*Now Chinese have westlife dining with fork*/ chinese->ChangeDiningStyle(americastyle); chinese->WhereIFrom(); chinese->Dining(); america->ChangeDiningStyle(chinesestyle); america->WhereIFrom(); america->Dining(); return(0); }  

【輸出】

 

【Template模式】

對於某一業務邏輯存在不同的細節實現，但總體邏輯框架是相同的。Template模式用於解決這樣的問題，strategy模式和他解決的問題類似，但前者是採用集成的方式，封裝的是框架，二後者採用的組合的方式，封裝的算法。在Template模式中，在模板類（抽象類）的中將原子操作聲明爲Protected保護類型，而僅提供算法框架的函數供外界調用。

值得說明的是Template模式採用的集成方式是一種反向依賴（DIP，Dependency Inversion Principles）的方式，即父類調用了子類的接口實現（基類調用了派生類的操作）。Template模式的不足是在於其原子操作在各派生類中的細節實現不能被複用，這個問題也是繼承自同一個基類說共有的問題。Strategy模式側重在組合上，將算法封裝到一個類中（如：AddOperation），並採用組合的方式解決(實現MathOperation類)。

【圖解】

這個例子只做示例用，沒寫太具體。比如“字符串的模式匹配算法”中有KMP算法，也有前端時間知道的BM算法，這兩個算法大體上滿足一種邏輯框架，既用模板字符串匹配樣本字符串的過程中， 首先匹配樣本字符串中的字符串片段，如果沒匹配成功，這由連續匹配的字符數，以及當前起始匹配的位置以及模板字符串的長度，計算出在樣本字符串中的下一跳批配開始的位置，直到匹配成功。而BM算法是從模板字符串的後面向前面開始比，二KMP則是從前往後。BM和KMP算法在計算下一條位置的實現上也有所不同。以下只是Template模式的示範，並不涉及字符串模式匹配算法的具體實現。

 

【程序】

/******************************************************************* * * DESCRIPTION: String Match Algorithm Frame(字符串模式匹配算法框架) * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef STRINGMATCHALGORITHM_H_ #define STRINGMATCHALGORITHM_H_ /** include files **/ #include <iostream> using namespace std; class StringMatchAlgorithm { public: /*constructor and destructor*/ StringMatchAlgorithm(){} virtual ~StringMatchAlgorithm(){} /*The Algorithm Framework*/ virtual void ExecuteMatch() { //while()/*跳到下一個位置開始比較，簡單起見，循環省略*/ CompareSection();/*在posStart位置開始匹配*/ NextPositionStartCompare();/*在不完全匹配的情況下找下一個匹配位置*/ return; } protected: /*Primitive Operations*/ virtual void CompareSection()=0; virtual void NextPositionStartCompare()=0; }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION: BoyerMoores String Match Algorithm[字符串的BM匹配算法] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef BMSTRINGMATCHALGORITHM_H_ #define BMSTRINGMATCHALGORITHM_H_ /** include files **/ #include "StringMatchAlgorithm.h" class BMStringMatchAlgorithm:public StringMatchAlgorithm { public: /*construction and destruction*/ BMStringMatchAlgorithm(){} virtual ~BMStringMatchAlgorithm(){} protected: /*Primitive Operations*/ virtual void CompareSection() { cout<<"/nBM String Algorithm|--->: Compare Section[primitive]......."<<endl; return; } virtual void NextPositionStartCompare() { cout<<"BM String Algorithm|--->: Jump to the next postion[primitive]......"<<endl; return; } }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION: KMP String Match Algorithm[字符串的KMP匹配算法] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ #ifndef KMPSTRINGMATCHALGORITHM_H_ #define KMPSTRINGMATCHALGORITHM_H_ /** include files **/ #include "StringMatchAlgorithm.h" class KMPStringMatchAlgorithm:public StringMatchAlgorithm { public: /*construction and destruction*/ KMPStringMatchAlgorithm(){} virtual ~KMPStringMatchAlgorithm(){} protected: /*Primitive Operations*/ virtual void CompareSection() { cout<<"/nKMP String Algorithm|--->: Compare Section[primitive]......."<<endl; return; } virtual void NextPositionStartCompare() { cout<<"KMP String Algorithm|--->: Jump to the next postion[primitive]......"<<endl; return; } }; #endif  

/******************************************************************* * * DESCRIPTION:Template Pattern [Template模式] * * AUTHOR:Neesky * * DATE:2009-9-25 * *******************************************************************/ /** include files **/ #include <iostream> #include "BMStringMatchAlgorithm.h" #include "KMPStringMatchAlgorithm.h" using namespace std; int main (int argc, char *argv[]) { KMPStringMatchAlgorithm *KMP=new KMPStringMatchAlgorithm(); KMP->ExecuteMatch(); BMStringMatchAlgorithm *BM=new BMStringMatchAlgorithm(); BM->ExecuteMatch(); return (0); }  

【輸出】