组合模式 (Composite Pattern)

组合模式 (Composite Pattern)

意图：将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构，使客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

基础组件

• Component (组件)：声明组合中对象的接口
• Leaf (叶子节点)：表示组合中的叶子对象
• Composite (复合组件)：存储子组件，实现与子组件相关的操作

继承/实现关系

Component <|-- Leaf
Component <|-- Composite
Composite --> Component (组合关系)

应用场景

• 需要表示对象的"部分-整体"层次结构
• 希望客户端忽略组合对象与单个对象的不同
• 需要统一处理树形结构中的所有元素

C++ 实现（文件系统场景）

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>
/*
* 组合模式
* 意图：将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构，使客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
* 基础组件：
* - Component (组件)：声明组合中对象的接口
* - Leaf (叶子节点)：表示组合中的叶子对象
* - Composite (复合组件)：存储子组件，实现与子组件相关的操作
* 继承/实现关系：
* Leaf 和 Composite 都继承自 Component。
* Composite 包含对 Component 的引用，可以包含多个 Leaf 或其他 Composite 对象（组合关系）。
*/

// 组件接口（Leaf 和 Composite继承自它）
class FileSystemComponent {
public:
    virtual void display(int depth = 0) const = 0;
    virtual ~FileSystemComponent() = default;
};

// 叶子节点：文件
class File : public FileSystemComponent {
public:
    File(const std::string& name) : name_(name) {}

    void display(int depth = 0) const override {
        std::string indent(depth * 2, ' ');
        std::cout << indent << "- File: " << name_ << "\n";
    }

private:
    std::string name_;
};

// 复合组件：文件夹
class Folder : public FileSystemComponent {
public:
    Folder(const std::string& name) : name_(name) {}

	// 复合组件可以包含其他组件
    void add(std::unique_ptr<FileSystemComponent> component) {
        children_.push_back(std::move(component));
    }

    void display(int depth = 0) const override {
        std::string indent(depth * 2, ' ');
        std::cout << indent << "+ Folder: " << name_ << "\n";
        for (const auto& child : children_) {
            child->display(depth + 1);
        }
    }

private:
    std::string name_;
    std::vector<std::unique_ptr<FileSystemComponent>> children_;
};


void CompositePattern()
{
	std::cout << std::string(13, '-') << " Composite Pattern " << std::string(13, '-') << "\n";

    // 创建文件系统结构
    auto root = std::make_unique<Folder>("Root");

    auto documents = std::make_unique<Folder>("Documents");
    documents->add(std::make_unique<File>("resume.docx"));
    documents->add(std::make_unique<File>("project.pdf"));

    auto images = std::make_unique<Folder>("Images");
    images->add(std::make_unique<File>("photo1.jpg"));
    images->add(std::make_unique<File>("photo2.png"));

    auto music = std::make_unique<Folder>("Music");
    music->add(std::make_unique<File>("song1.mp3"));
    music->add(std::make_unique<File>("song2.flac"));

    images->display();

    // 构建树形结构
    root->add(std::move(documents));
    root->add(std::move(images));
    root->add(std::move(music));

    // 显示整个文件系统
    root->display();
}

组件对应关系

• FileSystemComponent → 组件接口
• File → 叶子节点
• Folder → 复合组件