原型模式

Question

维基百科的原型模式是:原型模式是一种在软件开发中使用的创造性设计模式，当要创建的对象类型由一个原型实例确定时，原型实例被克隆出来以产生新的对象。此模式用于：

1. 避免客户机应用程序中对象创建者的子类，就像抽象工厂模式所做的那样。
2. 避免以标准方式(例如，使用new关键字)创建新对象的内在成本，因为对于给定的应用程序来说，它的成本过高。

我在C++中看到了这种模式的某些演示代码，它们都是使用复制构造函数的。谁能解释第二个点是如何应用的(一般情况下以及在C++的上下文中)，因为我们在克隆函数中使用复制构造函数。如果不需要复制构造函数就可以完成，那么一个示例代码片段就很好了。

Answer 1

您可以在没有动态分配的情况下进行复制。例如，这里有一个只在本地范围内发生的克隆：

Foo prototype;

void local()
{
    Foo x = prototype; // first copy
    x.mutate();
    Foo y = x;         // another copy
}

永远不会使用动态分配。

的确，return new Foo(*this);也创建了一个副本，但更重要的是该对象是动态分配的。这就是你的文章所暗示的成本。

Answer 2

在我用Java制作的游戏中，我遇到了一个非常适合原型模式的有趣情况。你看，我有一个动画对象，它存储了一个要翻转的图像容器，以及一些其他的数据，这些数据跟踪了上一帧呈现的时间，它在哪个帧上，如果动画运行与否，等等。

我发现对于多个角色来说，使用相同的动画对象会导致问题。如果两个角色共享一个动画，他们会在相互冲突的时间打开并关闭动画。我会让男人们站着不动，或者站着动画片。创建动画对象是昂贵和耗时的--通过创建精灵、设置它们显示的时间长度、创建图像的间隔队列等等。

相反，我把动画对象变成了原型对象。如果动画克隆本身，它与所有其他动画共享原始帧集合，因为这些动画是不可变的，但构建起来也很昂贵。相反，新的对象将共享这个不变的基础，但是它们有自己的信息来绘制哪些帧以及何时绘制。

把它想象成投影仪。当它被克隆的时候，新的投影仪可能有它自己的信息，它是否运行，它是什么帧，等等，但它可能使用的是同一片电影，原来的投影仪正在使用。他们不互相绊倒的原因是电影是不可变的。(创建成本也很高)

老实说，以这种方式使用原型是实现轻量级模式的一个很好的方法。对象，这些对象共享创建代价高昂的对象。如果您“克隆”它们，它们将被实例化为它们的新的瞬态状态，但仍然与它的创建者共享那些昂贵的基本对象。

Answer 3

调用对象的复制构造函数(它本身不使用动态内存)比通过new在动态内存中执行任何分配要快得多。因为动态内存中的分配是一种系统调用。