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C++享元模式内部状态与外部状态分离

P粉602998670

发布： 2025-09-17 12:31:01

原创

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享元模式通过共享内部状态、分离外部状态来减少内存开销。内部状态（如字体、字号）不可变且被共享，存储于享元对象中；外部状态（如位置坐标）可变，由客户端调用时传入。例如，文本编辑器中多个字符共用同一 TextStyle 对象表示样式，但每次 display 调用传入不同坐标。StyleFactory 工厂缓存已创建的享元实例，避免重复创建。正确区分内外状态是实现高效共享的关键。

c++享元模式内部状态与外部状态分离

享元模式（Flyweight Pattern）在C++中主要用于减少大量相似对象的内存开销。它的核心思想是：将对象中不变的部分（内部状态）共享，而将变化的部分（外部状态）从对象中剥离，由客户端在运行时传入。

内部状态（Intrinsic State）

内部状态是存储在享元对象内部、不会随环境改变的状态。它是共享的基础，通常在创建享元对象时初始化，并在整个生命周期中保持不变。

例如，在文本编辑器中表示字符样式时，字体、字号、颜色等可以作为内部状态。这些信息被多个字符实例共用。

特点：

不可变（immutable）
由享元工厂维护并共享
不依赖于使用场景

外部状态（Extrinsic State）

外部状态是随环境变化、不能被共享的数据，它必须由客户端在调用享元方法时显式传入。

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继续上面的例子，某个字符在文档中的位置（行号、列号）、是否被选中等，就是外部状态。不同位置的相同样式的字符可以复用同一个样式对象，但传入不同的坐标信息。

特点：

可变，依赖使用上下文
不存储在享元对象内
每次调用时由外部传入

如何实现分离

通过将外部状态从构造参数或成员变量中移出，仅保留内部状态作为成员变量，就能实现分离。

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示例代码片段：

class TextStyle {
private:
    string font;
    int size;
    string color;

public:
    TextStyle(const string& f, int s, const string& c)
        : font(f), size(s), color(c) {}

    // 外部状态 position 由调用方传入
    void display(int x, int y) const {
        cout << "Drawing " << font << " at (" << x << "," << y << ")\n";
    }
};

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这里，x 和 y 是外部状态，display 方法每次接收不同的值，而 font、size、color 是内部状态，一旦创建不再改变。

享元工厂管理共享对象

为了有效共享享元对象，通常需要一个工厂类来缓存和提供已创建的享元实例。

class StyleFactory {
    map<string, TextStyle> styles;
    
public:
    TextStyle& getStyle(const string& font, int size, const string& color) {
        string key = font + "-" + to_string(size) + "-" + color;
        if (styles.find(key) == styles.end()) {
            styles[key] = TextStyle(font, size, color);
        }
        return styles[key];
    }
};

登录后复制

客户端通过工厂获取共享的 TextStyle 对象，避免重复创建。

基本上就这些。关键是理解哪些数据属于对象本身（内部），哪些属于使用场景（外部）。分离得当，才能真正发挥享元模式节省内存的优势。

以上就是C++享元模式内部状态与外部状态分离的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！