C++设计模式（17）：组合模式_c++ 组合模式-优快云博客

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组合模式是一种对象结构型设计模式，适用于处理部分-整体的层次结构。它允许客户端一致地处理单个对象和对象组合，简化了代码。在C++中，通过抽象构建、叶子节点和容器构件的角色，实现树形结构的对象，提供了添加、删除和获取子对象的统一接口。此模式在文件系统、文件夹和文件的表示中有着广泛应用。

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一、背景

树形结构不论在生活中或者是开发中都是一种非常常见的结构，一个容器对象（如文件夹）下可以存放多种不同的叶子对象或者容器对象，容器对象与叶子对象之间属性差别可能非常大。由于容器对象和叶子对象在功能上的区别，在使用这些对象的代码中必须有区别地对待容器对象和叶子对象，而实际上大多数情况下我们希望一致地处理它们，因为对于这些对象的区别对待将会使得程序非常复杂。组合模式为解决此类问题而诞生，它可以让叶子对象和容器对象的使用具有一致性。

二、模式定义

组合多个对象形成树形结构以表示具有 “整体—部分” 关系的层次结构。组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性，组合模式又可以称为 “整体—部分”(Part-Whole) 模式，它是一种对象结构型模式。

三、模式角色和UML类图

抽象构建（Component）： 它可以是接口或抽象类，为叶子构件和容器构件对象声明接口，在该角色中可以包含所有子类共有行为的声明和实现。在抽象构件中定义了访问及管理它的子构件的方法，如增加子构件、删除子构件、获取子构件等。

叶子节点（Leaf）： 它在组合结构中表示叶子节点对象，叶子节点没有子节点，它实现了在抽象构件中定义的行为。对于那些访问及管理子构件的方法，可以通过异常等方式进行处理。

容器构件（Composite）: 它在组合结构中表示容器节点对象，容器节点包含子节点，其子节点可以是叶子节点，也可以是容器节点，它提供一个集合用于存储子节点，实现了在抽象构件中定义的行为，包括那些访问及管理子构件的方法，在其业务方法中可以递归调用其子节点的业务方法。

模式解析

组合模式的关键是定义了一个抽象构件类，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。
容器对象与抽象构件类之间还建立一个聚合关联关系，在容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器，以此实现递归组合，形成一个树形结构。
只要是树形结构，就要考虑使用组合模式，这个一定要记住，只要是要体现局部和整体的关系的时候，而且这种关系还可能比较深，考虑一下组合模式吧。

在这里插入图片描述
UML类图说明：operation是相关的业务方法，组合构件和叶子节点都有，只是实现不一样，而对于addLeaf、removeLeaf、getLeafs只有组合构件才有，在抽象构建中，这些方法可以使用异常来实现，叶子节点无需重写这些方法，当叶子节点调用时自会抛出异常，而组合构件需要重写这些管理方法。

代码示例：组合模式最好做容易理解的示例应该是我们经常使用到的文件便利，文件夹下面有文件或者是文件夹，这里的文件相当于组合模式中的叶子节点，文件夹相当于容器节点，将文件和文件夹都抽象为抽象组件，等同对待。

/* Compoent */
class Compoent {
public:
	virtual void operation() = 0;
	
	virtual void addFile(Compoent *f) {
		cout << "Error! file can't add file.\r\n" << endl;
	}

	virtual void removeFile(Compoent *f) {
		cout << "Error! file can't remove file.\r\n" << endl;
	}
};

/* File */
class File:public Compoent {
private:
	string name;
public:
	File(string n) :name(n) {}

	void operation() {
		cout << "File " << this->name << " visited!" << endl;
	}
};

/* Dir */
class Dir :public Compoent {
private:
	string name;
	list<Compoent*> compoentList;
public:
	Dir(string n) :name(n) {}
	/* 递归调用业务方法 */
	void operation() {
		cout << endl;
		cout << "Director: " << this->name << endl;
		for (auto c : compoentList) {
			c->operation();
		}
	}
	void addFile(Compoent *f) {
		compoentList.push_back(f);
	}

	void removeFile(Compoent *f) {
		compoentList.remove(f);
	}

	list<Compoent*> getFiles() {
		return compoentList;
	}
};


int main() {
	Compoent *root = new Dir("root");
	
	Compoent *root_dir1 = new Dir("root_dir1");
	Compoent *root_dir2 = new Dir("root_dir2");

	root->addFile(root_dir1);
	root->addFile(root_dir2);

	Compoent *root_dir1_file1 = new File("root_dir1_file1");
	Compoent *root_dir1_file2 = new File("root_dir1_file2");
	Compoent *root_dir1_file3 = new File("root_dir1_file3");
	root_dir1->addFile(root_dir1_file1);
	root_dir1->addFile(root_dir1_file2);
	root_dir1->addFile(root_dir1_file3);

	Compoent *root_dir2_file1 = new File("root_dir2_file1");
	root_dir2->addFile(root_dir2_file1);

	root->operation();
	return 0;
}