組合（Composite）模式 in C++

組合模式，將對象組合成樹形結構以表示「部分-總體」的層次結構，組合模式使得用戶對單個對象和組合對象的使用具備一致性。ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ ——Erich Gamma et. al.

伊始

組合（Composite）模式，又叫做部分-總體模式，它是一種將對象組合成樹狀的層次結構的模式，用來表示「部分-總體」的關係，使用戶對單個對象和組合對象具備一致的訪問性。

結構模型

■　Component：抽象的組件對象，爲組合中的對象聲明接口，讓客戶端能夠經過這個接口來訪問和管理整個對象結構，能夠在裏面爲定義的功能提供缺省的實現。
■　Leaf：葉子節點對象，定義和實現葉子對象的行爲，再也不包含其餘的子節點對象。
■　Composite：組合對象，一般會存儲子組件，定義包含子組件的那些組件的行爲，並實如今組件接口中定義的與子組件有關的操做。
■　Client：客戶端，經過組件接口來操做組合結構裏面的組件對象。

實現域

• Component定義

struct Component {
  virtual ~Component(){}

  ABSTRACT(void process());

  virtual void add(Component*) {
    return;
  }

  virtual void remove(Component*) {
    return;
  }
};

注意，上面ABSTRACT是一個C++封裝宏，表示定義的方法是純虛函數，亦即接口，原型以下：

#define ABSTRACT(...) virtual __VA_ARGS__ = 0

因爲葉子對象沒有add和remove方法的，這裏在抽象類提供了一份默認實現。

• 葉子對象Leaf定義

struct Leaf : Component {
  OVERRIDE(void process()) {
    /* do process self */
  }
};

其中，上面OVERRIDE也是一個C++封裝宏，表示實現或者覆寫父類的接口（或方法），原型以下：

#define OVERRIDE(...) virtual __VA_ARGS__ override

• 組合對象Composite定義

using Components = std::list<Component*>;
struct Composite : Component {
  explicit  Composite(const std::string& name) : name_{name} {}

  OVERRIDE(void process()) {
    /* do process self */

    /* process child */
    for (auto& c : components_) {
        c->process();
    }
  }

  OVERRIDE(void add(Component* component)) {
    components_.push_back(component)
  }

  OVERRIDE(void remove(Component* component)) {
    components_.remove(component)
  }

private:
  std::string name_;
  Components components_;
};

• 用戶使用

這裏假設用戶須要設計一個管理商品類別樹的場景，以下

- 商品
  - 服裝
    - 男裝
    - 女裝
  - 書籍
    - 中文書籍
    - 外文書籍

使用組合模式，以下

void process(Component& component) {
  component.process();
}

int main() {
  Composite root("商品");
  Composite dress("服裝");
  Composite book("書籍");

  Leaf man_dress("男裝");
  Leaf women_dress("女裝");
  Leaf book_zh("中文書籍");
  Leaf book_foreign("外文書籍");

  root.add(&dress);
  dress.add(&man_dress);
  dress.add(&women_dress);

  root.add(&book);
  book.add(&book_zh);
  book.add(&book_foreign);
  
  process(root);
}

優缺點

• 優勢

1. 定義了包含基本對象和組合對象的類層次結構，基本對象能夠被組合成複雜的組合對象，而組合對象又能夠組合成更復雜的組合對象，能夠不斷地遞歸組合下去，從而構成一個統一的組合對象的類層次結構。
2. 組合模式使得客戶端代碼能夠一致地處理單個對象和組合對象，無須關心本身處理的是單個對象，仍是組合對象，這簡化了客戶端代碼；
3. 更容易在組合體內加入新的對象，客戶端不會由於加入了新的對象而更改源代碼，知足「開閉原則」；

• 缺點

1. 不容易限制容器中的構件；
2. 不容易用繼承的方法來增長構件的新功能；

End

學習是輸入，分享是輸出，堅持持續分享。。。