建造者模式在c++++中的核心思想是将复杂对象的构建过程与其最终表示解耦,适用于对象创建涉及多个有序步骤或大量可选部件的场景。1. 它通过四个主要角色协同工作:产品(product)仅包含组成部分;抽象建造者(builder)定义构建接口;具体建造者(concrete builder)实现部件构建逻辑;指挥者(director)控制构建流程。2. 该模式使构建过程与表示分离,提升代码可读性、可维护性和扩展性。3. 相比工厂方法和抽象工厂,建造者更适合多步骤、可变顺序的对象构建任务。4. 常见应用场景包括高度定制化的对象创建,如不同配置的计算机、多种格式的文档生成以及参数复杂的网络请求对象构建等。

建造者模式在C++中,核心思想就是将一个复杂对象的构建过程与其最终表示解耦。你可以把它想象成一个高度定制化的产品组装流水线:你告诉流水线主管(Director)你想要什么类型的产品,然后一个专门的工人(Builder)会按照你的要求,一步一步、一丝不苟地把各个部件组装起来,最终交付给你一个完整的、符合预期的产品。它特别适合那些对象拥有大量可选部件,或者其创建过程需要遵循特定、有序步骤的场景。

应用建造者模式,通常会涉及四个主要角色,它们协同工作来完成复杂对象的构建:
getResult() 或类似的接口返回。construct 方法)来构建不同类型的产品,只要提供不同的具体建造者即可。这种模式的精髓在于将“如何构建一个复杂对象”的逻辑从“表示这个复杂对象”的逻辑中分离出来。当对象的构造函数参数过多,或者对象的构建过程非常复杂且可能存在多种变体时,建造者模式能极大地提高代码的可读性、可维护性和扩展性。
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例如,假设我们要构建一个 Computer 对象,它可能包含 CPU, RAM, `Storage, GPU, OS 等部件。这些部件有多种选择,而且某些组合可能不兼容。
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory> // For std::unique_ptr
// 1. 产品 (Product)
class Computer {
public:
void setCPU(const std::string& cpu) { cpu_ = cpu; }
void setRAM(const std::string& ram) { ram_ = ram; }
void setStorage(const std::string& storage) { storage_ = storage; }
void setGPU(const std::string& gpu) { gpu_ = gpu; }
void setOS(const std::string& os) { os_ = os; }
void showConfiguration() const {
std::cout << "--- Computer Configuration ---" << std::endl;
std::cout << "CPU: " << cpu_ << std::endl;
std::cout << "RAM: " << ram_ << std::endl;
std::cout << "Storage: " << storage_ << std::endl;
std::cout << "GPU: " << gpu_ << std::endl;
std::cout << "OS: " << os_ << std::endl;
std::cout << "----------------------------" << std::endl;
}
private:
std::string cpu_;
std::string ram_;
std::string storage_;
std::string gpu_;
std::string os_;
};
// 2. 抽象建造者 (Builder)
class ComputerBuilder {
public:
virtual ~ComputerBuilder() = default;
virtual void buildCPU() = 0;
virtual void buildRAM() = 0;
virtual void buildStorage() = 0;
virtual void buildGPU() = 0;
virtual void buildOS() = 0;
virtual std::unique_ptr<Computer> getComputer() = 0;
};
// 3. 具体建造者 (Concrete Builder) - 用于构建高端游戏电脑
class GamingComputerBuilder : public ComputerBuilder {
private:
std::unique_ptr<Computer> computer_;
public:
GamingComputerBuilder() : computer_(std::make_unique<Computer>()) {}
void buildCPU() override { computer_->setCPU("Intel Core i9"); }
void buildRAM() override { computer_->setRAM("32GB DDR5"); }
void buildStorage() override { computer_->setStorage("1TB NVMe SSD"); }
void buildGPU() override { computer_->setGPU("NVIDIA GeForce RTX 4090"); }
void buildOS() override { computer_->setOS("Windows 11 Pro"); }
std::unique_ptr<Computer> getComputer() override {
return std::move(computer_); // 返回所有权,并重置内部指针
}
};
// 另一个具体建造者 - 用于构建办公电脑
class OfficeComputerBuilder : public ComputerBuilder {
private:
std::unique_ptr<Computer> computer_;
public:
OfficeComputerBuilder() : computer_(std::make_unique<Computer>()) {}
void buildCPU() override { computer_->setCPU("Intel Core i5"); }
void buildRAM() override { computer_->setRAM("16GB DDR4"); }
void buildStorage() override { computer_->setStorage("512GB SATA SSD"); }
void buildGPU() override { computer_->setGPU("Integrated Graphics"); }
void buildOS() override { computer_->setOS("Windows 10 Home"); }
std::unique_ptr<Computer> getComputer() override {
return std::move(computer_);
}
};
// 4. 指挥者 (Director)
class ComputerAssembler {
public:
void assembleGamingComputer(ComputerBuilder* builder) {
builder->buildCPU();
builder->buildRAM();
builder->buildStorage();
builder->buildGPU();
builder->buildOS();
}
void assembleOfficeComputer(ComputerBuilder* builder) {
builder->buildCPU();
builder->buildRAM();
builder->buildStorage();
builder->buildOS(); // 办公电脑可能不需要独立显卡
}
// 可以有更多不同配置的组装方法
};
/*
// 客户端代码示例
int main() {
ComputerAssembler assembler;
// 组装一台游戏电脑
GamingComputerBuilder gamingBuilder;
assembler.assembleGamingComputer(&gamingBuilder);
std::unique_ptr<Computer> gamingComputer = gamingBuilder.getComputer();
if (gamingComputer) {
gamingComputer->showConfiguration();
}
// 组装一台办公电脑
OfficeComputerBuilder officeBuilder;
assembler.assembleOfficeComputer(&officeBuilder);
std::unique_ptr<Computer> officeComputer = officeBuilder.getComputer();
if (officeComputer) {
officeComputer->showConfiguration();
}
return 0;
}
*/这个例子清晰地展示了,通过 ComputerAssembler (Director) 和不同的 ComputerBuilder,我们能够灵活地创建不同配置的 Computer 对象,而客户端代码只需要与 Director 和 Builder 接口打交道,无需关心具体的构建细节。

这是一个经常被问到的问题,毕竟创建型模式家族里成员不少。什么时候建造者模式能脱颖而出呢?
我认为,最核心的考量点在于“复杂对象的分步构建”和“表示与构建的分离”。当一个对象的构造过程不仅仅是简单地调用一个构造函数就能搞定,而是需要一系列有序的、可能带有条件判断的步骤,并且这些步骤的顺序或具体实现会根据最终产品的不同而变化时,建造者模式的优势就非常明显了。
举个例子,假设你正在开发一个复杂的文档生成器,它可以生成各种格式的文档:HTML、Markdown、PDF草稿。一份文档可以包含标题、段落、列表、图片、表格等。不同格式的文档,这些元素的表示方式截然不同;不同类型的文档(比如技术手册、市场宣传册),元素的组合顺序和内容也可能不一样。
DocumentBuilder 接口,定义 buildTitle(), buildParagraph(), buildImage(), buildTable() 等方法。然后有 HtmlDocumentBuilder, MarkdownDocumentBuilder, PdfDraftBuilder 等具体建造者,它们各自实现这些方法,以不同的方式组装文档的各个部分。而 DocumentDirector 只需要知道“我需要一个技术手册”,然后调用 builder->buildTitle(); builder->buildParagraph(); builder->buildImage(); 这样的序列,而无需关心这些部分具体是怎么生成的,或者最终是HTML还是PDF。所以,当构造逻辑变得复杂,涉及多步、多变,并且你希望将“如何构建”与“构建什么”解耦时,建造者模式往往是首选。它提供了一种更细粒度的控制,让构建过程更加灵活和可扩展。它允许你通过不同的建造者实现来生产同一类型产品的不同“风味”,或者通过不同的指挥者来以不同的顺序组装部件。
在实际的软件开发中,建造者模式的应用场景远比我们想象的要多,尤其是在那些需要高度配置或多种变体的复杂对象构建上。
一个非常典型的场景就是配置对象或参数的构建。比如,一个网络请求对象 HttpRequest,它可能有URL、方法(GET/POST)、各种Header、请求体、超时时间、认证信息等等。如果用构造函数来承载这些,那参数列表会变得异常庞大且难以维护,甚至需要大量的重载构造函数来应对各种参数组合。通过建造者模式,你可以用一种非常流畅、可读性极高的方式来构建它,这通常被称为“链式调用”或“流式接口”。
// 伪代码,C++中通过返回*this实现
class HttpRequest {
public:
// ... 私有成员和设置方法
void send() { /* ... */ }
};
class HttpRequestBuilder {
private:
HttpRequest request_; // 正在构建的请求对象
public:
HttpRequestBuilder& withUrl(const std::string& url) {
// request_.setUrl(url);
return *this;
}
HttpRequestBuilder& withMethod(const std::string& method) {
// request_.setMethod(method);
return *this;
}
HttpRequestBuilder& addHeader(const std::string& key, const std::string& value) {
// request_.addHeader(key, value);
return *this;
}
HttpRequestBuilder& setBody(const std::string& body)以上就是C++建造者模式怎么应用 复杂对象分步构建过程的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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