C++如何实现一个组合模式_C++设计模式之将对象组合成树形结构

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组合模式通过统一接口处理整体与部分关系,使用抽象基类定义add、remove和display方法,叶子节点直接实现,容器节点维护子节点列表并递归调用。示例中总公司(Composite)包含分公司(Composite),分公司下挂员工(Leaf),形成树形结构,客户端无需区分单个或组合对象,实现透明操作。

C++如何实现一个组合模式_C++设计模式之将对象组合成树形结构

组合模式(Composite Pattern)用来将对象组织成树形结构,表示“整体-部分”关系。它让客户端可以统一处理单个对象和组合对象。在c++中,通过抽象基类、父节点持有子节点的容器来实现。

定义组件接口

所有对象,无论是叶子还是复合节点,都应继承自同一个基类。这个基类提供统一的操作接口,比如 addremovedisplay

class Component { public:     virtual ~Component() = default;     virtual void add(Component* c) {}     virtual void remove(Component* c) {}     virtual void display(int depth) const = 0; };

实现叶子节点和容器节点

叶子节点不包含子节点,因此 addremove 不做任何操作。容器节点维护一个子节点列表,并在 display 时递归调用子节点。

class Leaf : public Component {     std::string name; public:     explicit Leaf(const std::string& n) : name(n) {}      void display(int depth) const override {         std::cout << std::string(depth, '-') << " " << name << std::endl;     } };  class Composite : public Component {     std::string name;     std::vector<Component*> children; public:     explicit Composite(const std::string& n) : name(n) {}      void add(Component* c) override {         children.push_back(c);     }      void remove(Component* c) override {         children.erase(             std::remove(children.begin(), children.end(), c),             children.end()         );     }      void display(int depth) const override {         std::cout << std::string(depth, '-') << " " << name << std::endl;         for (const auto& child : children) {             child->display(depth + 2);         }     } };

使用示例

构建一个公司部门结构:总公司下设多个分公司,分公司下有具体员工(叶子)。

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C++如何实现一个组合模式_C++设计模式之将对象组合成树形结构

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int main() {     Composite root("总公司");     Leaf emp1("财务人员");     Leaf emp2("技术人员");      Composite subBranch("上海分公司");     subBranch.add(&emp1);     subBranch.add(&emp2);      root.add(&subBranch);     root.display(0);  // 输出层级结构     return 0; }

输出:

  • 总公司
  • 上海分公司
  • 财务人员
  • 技术人员

这样就实现了树形结构的统一操作。添加或删除节点对客户端透明,无需区分是单一对象还是组合。

基本上就这些。只要接口设计清晰,父子关系管理得当,组合模式能有效简化复杂结构的处理逻辑。

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