1、C+設計模式教程第四講：UIPLib設計模式(一) (組合模式、迭代器模式、策略模式、適配器模式、裝飾模式)主講人：步磊峰 UIPower 3D界面引擎負責人前言： 2 在前面三講中，我們詳細講解了創建模式。由于創建模式相對來說功能比較單一，而結構模式和行為模式涉及到軟件架構以及對象間通信關系。為了更好的演示相關設計模式，特意編寫了UIPLib以及基于UIPLib上的UIPPaint應用程序來演示涉及到的相關行為和結構模式: UIPLib用到的模式： 已講解過的模式: 單例模式(CApplication) 工廠模式(渲染系統) 將要講解的模式: 組合模式(控件系統) 迭代器模式(CArrayI

2、terator,節點迭代器) 策略、裝修、適配模式(節點迭代器) 觀察者模式(事件系統) 模板方法模式 UIPaint用到的模式： 將要講解的模式: 中間者模式（UIPLib和UIPPaint的紐帶) 狀態模式 (各種圖元的切換） 命令模式 (實現Undo(Ctrl-Z)/Redo(Ctrl-Y)功能) 訪問者模式 (圖元的繪制) 職責鏈模式 (F1幫助系統)第一節： 組合模式(控件系統)3意圖: 將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。Composite使用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致 性。 由意圖描述可知，組合就是對象的集合，其中一個對象既可以是一個組合，也可以是一個簡

3、單的、單一的對象。 很符合樹的數據結構模式。 在整篇教程中，我們將樹結構等同于組合模式，具有互換性。 在樹的術語中，對象可以使帶有其他分支的節點，也可以是葉子。 第一節： 組合模式(控件系統)4開發中的存在的問題： 在實際開發中遇到的問題是：對于組合中的所有對象都要求具有一個簡單的，單一的訪問接口并要求能區分節點和葉 子 ，這兩者是矛盾的。節點可以由孩子并允許添加孩子。而葉子節點不允許有孩子，也不允許添加孩子。 當我們要區分葉子和節點時，可能使用的一種結構方式： struct ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent() = 0; vir

4、tual ICompositeBase* GetRoot() = 0; virtual bool IsLeaf() const () = 0; ； struct CLeaf : public ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent(); virtual ICompositeBase* GetRoot(); virtual bool IsLeaf() const return true; ; struct CNode : public ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent();

5、virtual ICompositeBase* GetRoot(); virtual bool IsLeaf () const return false; virtual bool AddChild( ICompositeBase* c); virtual bool RemoveChild(int idx); virtual vector GetChildren(); ;第一節： 組合模式(控件系統)5 在這種區分葉子和節點的組合模式中，存在兩個問題： 1) 葉子和節點雖然都是ICompositeBase的子類，但是CNode對ICompositeBase進行了接口函數的添加。這意味著當 我們

6、 要進行樹遍歷的時候，需要判斷是否是CNode節點，如果是，要將ICompositeBase指針強轉成CNode指針， 然后進行CNode的相關操作，它違反了”Composite使用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性“的意圖。2) 區分葉子和節點的組合模式，導致葉子不能添加兒子。如果一個職位升職系統中，小職員使用葉子表示，那么他永遠 都只能當小職員，永遠沒法升職到團隊領導。剝奪了小職員奮斗的目標。 第一節： 組合模式(控件系統)6開發中的存在的問題： 在實際開發中遇到的問題是：對于組合中的所有對象都要求具有一個簡單的，單一的訪問接口并要求能區分節點和葉 子 ，這兩者是矛盾的。節點可以由孩子

7、并允許添加孩子。而葉子節點不允許有孩子，也不允許添加孩子。 當我們要區分葉子和節點時，可能使用的另外一種結構方式： struct ICompositeBase virtual ICompositeBase* GetParent() ; virtual ICompositeBase* GetRoot(); virtual bool IsLeaf() const () return true; virtual bool AddChild( ICompositeBase* c); virtual bool RemoveChild(int idx); virtual vector GetChildre

8、n(); ; struct CNode : public ICompositeBase virtual bool IsLeaf() const () return false;struct CLeaf : public ICompositeBase /拋出異常 virtual bool AddChild( ICompositeBase* c); /拋出異常 virtual bool RemoveChild(int idx); /返回的vector.size() 必須等于0 virtual vector GetChildren(); ; 第一節： 組合模式(控件系統)7 在這種區分葉子和節點的組

9、合模式中： 1) 葉子和節點都是ICompositeBase的子類，具有一致的接口函數。這意味著當我們 要進行樹遍歷的時候，不需要判斷 是否是CNode節點還是CLeaf節點，也不需要強制轉換了。很符合我們的意圖”Composite使用戶對單個對象和組合 對象的使用具有一致性“的意圖。2) 區分葉子和節點的組合模式，導致葉子不能添加兒子。如果一個職位升職系統中，小職員使用葉子表示，那么他永遠 都只能當小職員，永遠沒法升職到團隊領導。剝奪了小職員奮斗的目標。3) 如果仍舊使用職位升值系統，并且允許小職員也能夠升職的話，我們只需要讓小職員繼承自CNode，并且其兒子節點 數組為空，這種情況下就可以

10、進行升職了。由此可見，區分葉子和節點或者更進一步，我們不區分葉子還是節點，都可以看成是組合模式。我們的控件系統使用的是不區分葉子和節點的模式。即使某個節點無兒子，也可在運行時添加兒子節點。 第一節： 組合模式(控件系統)8 UIPLib中的組合模式中類的繼承關系： 第一節： 組合模式(控件系統)91、class CNode類：基類，代表一個組合模式。定義了一系列接口方法。2、template class CTypeNode : public CNode 模板類，繼承自CNode，該類必須被繼承。3、class CControlBase : public CTypeNode 我們從CTypedN

11、ode繼承。由于在CTypeNode中，我們實現了所有模板化的操作。 例如 所有返回CNode*的函數，由于CTypedNode經過override，都會返回CControlBase*，這樣更加具有通用性。 所有的控件都可以繼承自CControlBase類，進行擴展。例如CButton，CCombox等都可以繼承自CControlBase。4、class CControlManager : public CControlBase 組合(或樹)結構的根節點。程序入口類CApplication持有一個CControlManager類的指針，代表根節點。 第二節： 組合模式(控件系統)實現要點101

12、、樹節點析構： 它必須是深度優先，后根遍歷的遞歸析構過程。 第二節： 組合模式(控件系統)實現要點112、區分Remove和Detach操作： 第二節： 組合模式(控件系統)實現要點123、節點添加時要注意防止循環引用以及保證父親的唯一性： 第三節： 在控件系統中使用組合模式的優點13 第三節： 在控件系統中使用組合模式的優點14優點: 1、我們可以在運行時任意添加或刪除子節點，從而形成復雜的節點樹。2、控件的組合層次樹蘊含天然的深度遮擋關系,在渲染和碰撞檢測時需要這種深度遮擋關系。 第三節： 在控件系統中使用組合模式的優點15優點: 3、很容易進行坐標系統的變換。在我們的控件體系中，在設置位

13、置時候，使用相對于父控件偏移的局部坐標系統。 而我們的碰撞檢測以及局部刷新使用的是基于ClientRect的全局坐標系統，而使用組合層次關系，我們可以非常容易進行局部-全局以及全局-局部坐標的轉換: 第三節： 在控件系統中使用組合模式的優點16 第三節： 在控件系統中使用組合模式的優點17優點: 4、有利于控件父子之間的裁剪(Clip），既子控件的尺寸如果超過父控件的尺寸，那么子控件超過部分必須被裁剪掉。 第四節：迭代器模式18在前面的組合模式中，我們使用的都是遞歸方式對組合模式進行遍歷。事實上，我們可以使用迭代器方式獲得同樣的效果，并且避免了遞歸調用。那么我們來看一下如何實現迭代器： 第五節

14、：迭代器+策略模式19迭代器意圖：提供一種方法順序訪問聚合對象中各個元素，而又不需暴露該對象的內部表示。我們前面定義了一個迭代器模板接口。我們會發現對于一個線性存儲的容器來說，有兩種迭代順序： 既 從左到右的迭代順序 從右到左的迭代順序我們有兩種實現方式進行解決： 1）定義兩個迭代器，如果std容器中一樣，正向迭代器，反向迭代器。 2）使用策略模式，以模板參數傳入。我們使用第二種方式實現。 第五節：迭代器+策略模式20策略模式意圖：定義一系列的算法，將他們一個個封裝起來，并且使他們可以相互替換。本模式使得算法可獨立于使用 它的客戶而變化。 第六節：ArrayIterator實現21 第七節：組合（樹節點)迭代+策略+裝飾+適配模式22裝飾模式意圖:動態的給一個對象添加一些額外的職責，裝修模式相比生成子類來說更靈活。適配器模式意圖：將一個類的接口轉換成客戶希望的另外一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的哪些類 可以一起工作。 第七節：組合（樹節點)迭代+策略+裝飾+適配模式23 第七節：組合（樹節點)迭代+策略+裝飾+適配模式24 第七節：組合（樹節點)迭代+策略+裝飾+適配模式25 第七節：組合（樹節點)迭代+策略+裝飾+適配模式26 第七節：組合（樹節點)迭代+策略+裝飾+適配模式27 第八節：組合（樹節點)先根迭代器的實現28 第九節：組