原型设计模式C++

Question

我刚刚开始阅读GO4的书来学习面向对象的概念。为了实践原型模式，我实现了一个小示例(彩色形状的概念取自"refactoring.guru")。下面是我的代码，下面有一些问题。

原型定义：

enum class Shape
{
    Circle,
    Rectangle,
};

class ColoredShapePrototype
{
protected:
    std::string color_;
public:
    ColoredShapePrototype() {}
    ColoredShapePrototype(std::string color) : color_(color) {}
    virtual ~ColoredShapePrototype() {}
    virtual ColoredShapePrototype* Clone() const = 0;
    virtual void ShapeDetails() { std::cout << "Color: " << color_ << "\n"; } 
    virtual void UpdateColor(int color) { color_ = color; }
};

class ColoredCirclePrototype : public ColoredShapePrototype
{
private:
    int radius_;
public:
    ColoredCirclePrototype(std::string color, int raduis) : ColoredShapePrototype(color), radius_(raduis) {}
    ColoredShapePrototype* Clone() const override { return new ColoredCirclePrototype(*this); }
    void ShapeDetails() { ColoredShapePrototype::ShapeDetails(); std::cout << "Radius: " << radius_ << "\n"; }
};

class ColoredRectanglePrototype : public ColoredShapePrototype
{
private:
    int height_;
    int width_;
public:
    ColoredRectanglePrototype(std::string color, int height, int width) : ColoredShapePrototype(color), height_(height), width_(width) {}
    ColoredShapePrototype* Clone() const override { return new ColoredRectanglePrototype(*this); }
    void ShapeDetails() { ColoredShapePrototype::ShapeDetails(); std::cout << "Height: " << height_ << "\nWidth:" << width_ << "\n"; }
};

class ShapesPrototypeFactory
{
private:
    std::unordered_map<Shape, ColoredShapePrototype*> prototypes_;
public:
    ShapesPrototypeFactory() {
        prototypes_[Shape::Circle] = new ColoredCirclePrototype("White", 5);
        prototypes_[Shape::Rectangle] = new ColoredRectanglePrototype("White", 2, 3);
    }
    ~ShapesPrototypeFactory() {
        delete prototypes_[Shape::Circle];
        delete prototypes_[Shape::Rectangle];
    }
    ColoredShapePrototype* CreatePrototype(Shape shape) { return prototypes_[shape]->Clone(); }
};

主要用途：

ShapesPrototypeFactory prototype_factory;
ColoredShapePrototype* circ = prototype_factory.CreatePrototype(Shape::Circle);
circ->ShapeDetails();
ColoredShapePrototype* rect = prototype_factory.CreatePrototype(Shape::Rectangle);
rect->ShapeDetails();
delete circ;
delete rect;

问题：

1. 接口-纯虚拟函数和其他变量被声明，派生类应该实现这些.假设我想向派生的数据成员和成员函数中添加一个特定的功能(具有唯一的数据成员和成员函数)--它是否与接口思想相矛盾？(因为，如果我有一个从基到派生的指针，这个指针将不会识别特定的方法.)。如果可以的话，有没有办法通过接口执行派生函数(谁没有这个函数..)？
2. 在调试和查看circ变量时，我可以在内存窗口中看到变量，也可以看到“白色”颜色，但我在那里找不到半径。有没有办法在内存中看到特定的数据成员地址？(我试过中国保监会->radius__等，没有一个起作用。)
3. 我已经看到大多数实现都使用"unique_ptr“。我知道它的基本用法，但它有多重要？为什么不经常使用它而不是一个普通的指针呢？在原型模式中，我应该在哪里使用它呢？
4. 在非堆栈变量(浅/深复制)的情况下为克隆操作实现复制构造函数-基类中的CCtor是足够的还是需要派生的？
5. 代码评审-更好的语法/设计/想法/改进？

提前谢谢，我将非常感谢您的帮助！

Answer 1

让我们复习一下你的问题。

1. 不，这和这个想法并不矛盾。基类应该定义派生类的公共功能，这是某些系统对此类对象进行操作所需要的。但是，该系统的部分代码或代码库的另一部分可能只用于处理某些派生类，在这种情况下，不应该在基类中定义函数和变量。使用您的示例，呈现系统可能需要一个Render()方法和变量来定义形状的视觉特征，这些特征应该是有色形状接口的一部分。另一方面，与有角的形状一起工作的系统不会被期望在圆圈上工作。在这种情况下，您将在该系统中将形状dynamic_cast为派生类型，并调用特定于派生类的方法。
2. 根据您使用的调试器，您可能使用一个监视窗口来查看circ变量的值。手表窗口将显示circ为一个类型为ColoredShapePrototype*的变量，该变量只有一个颜色变量。例如，在Visual中，通过输入( ColoredCirclePrototype* )circ，“监视”窗口将允许您将变量强制转换为ColoredCirclePrototype*。然后你会看到中国保监会的半径成员。
3. 智能指针避免了管理动态分配内存的常见问题。unique_ptr通过在作用域末尾释放内存来特别避免泄漏，除非它被移动到另一个unique_ptr。如果克隆()函数返回一个unique_ptr，这意味着原型模式代码的用户不必费心记住释放内存。但是，您强制他使用智能指针的特定实现，在本例中是标准库的unique_ptr。如果此原型模式是库的一部分，并用于具有不同的unique_ptr实现的项目，则管理这种差异可能比返回普通的原始指针更复杂。
4. 如果派生类的成员需要深度复制，那么该类需要定义一个执行深度复制的复制构造函数。
5. 我的反馈

• 我看到的最重要的问题是，其他人可以进一步从派生类派生类，没有什么可以提醒他们克隆方法需要被覆盖。让我们考虑创建继承ColoredSquarePrototype的ColoredRectanglePrototype。如果我们创建一个square对象并尝试克隆它，那么我们将调用ColoredRectanglePrototype：：Cl续()来复制一个矩形，而不是一个正方形。这并不容易解决，一个选项是声明您的派生类是最终的，因此它们不能进一步派生。如果您希望允许派生，您可以在以下博客文章中进一步阅读这个问题：https://katyscode.wordpress.com/2013/08/22/c-polymorphic-cloning-and-the-crtp-curiously-recurring-template-pattern/
• 我看不到在ColoredShapePrototype中提供默认构造函数的好处，它只允许使用带有统一颜色("")的形状。
• 您应该向构造函数传递一个const字符串&以避免复制。
• 从形状类的名称中删除"Prototype“将更好地传达这样的信息:这些类代表实际的形状，而不是一些辅助实现。
• 虚拟空UpdateColor(int颜色)不正确地接受整数参数而不是字符串。这将进行编译，因为整数被转换为用于调用std::string::operator=(const )的字符。