原型模式详解及在自动驾驶场景代码示例（c++代码实现）

模式定义

原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，通过克隆已有对象来创建新对象，避免重复执行昂贵的初始化操作。该模式特别适用于需要高效创建相似对象的场景，是自动驾驶感知系统中处理大量重复数据结构的理想选择。

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自动驾驶感知场景分析

在自动驾驶感知系统中，典型的应用场景包括：

1. 障碍物克隆：快速复制已识别的障碍物模板
2. 点云分割：高效生成相似的点云聚类实例
3. 传感器配置：复用基础配置模板创建新传感器实例

本文将重点实现障碍物对象的原型管理模块。

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C++实现代码（含详细注释）

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <memory>
#include <cmath>

// ---------------------------- 抽象原型接口 ----------------------------
class ObstaclePrototype {
   
   
public:
    virtual ~ObstaclePrototype() = default;
    
    // 克隆接口（关键方法）
    virtual std::unique_ptr<ObstaclePrototype> clone() const = 0;
    
    // 更新状态（示例方法）
    virtual void updatePosition(float delta_x, float delta_y) = 0;
    
    // 显示信息（示例方法）
    virtual void display() const = 0;
};

// ---------------------------- 具体原型实现 ----------------------------
// 车辆障碍物原型
class Vehicle : public ObstaclePrototype {
   
   
private:
    float pos_x;        // X坐标
    float pos_y;        // Y坐标
    float length;       // 车长
    float width;        // 车宽
    std::string type;   // 车辆类型

public:
    Vehicle(float x, float y, float l, float w, std::string t)
        : pos_x(x), pos_y(y), length(l), width(w), type(std::move(t)) {
   
   }

    // 实现克隆方法（关键实现）
    std::unique_ptr<ObstaclePrototype> clone() const override {
   
   
        std::cout << "克隆车辆对象 [" << type << "]" << std::endl;
        return std::make_unique<Vehicle>(*this