c++怎么实现一个组合(Composite)设计模式_c++组合模式实现与应用实例

组合模式通过统一接口处理树形结构中的整体与部分，适用于文件系统等层级场景；其核心角色包括定义公共接口的Component、无子节点的Leaf及管理子组件的Composite。

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，它允许你将对象组合成树形结构来表示“整体-部分”的层次结构。组合模式让客户端可以统一处理单个对象和组合对象。

在C++中，组合模式通常包含以下几个角色：

• Component（组件）：抽象基类，定义了组合中所有对象的公共接口，包括添加、删除子节点以及操作自身行为的方法。
• Leaf（叶子）：表示没有子节点的对象，实现Component接口，但不包含子节点管理功能。
• Composite（容器）：包含子节点的对象，实现Component接口，并管理子组件的增删和遍历。

基本实现步骤

下面是一个简单的文件系统示例：目录（Directory）可以包含多个文件或子目录，而文件（File）是叶子节点。

// Component 抽象类

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

class FileSystemComponent {
public:
    virtual ~FileSystemComponent() = default;
    virtual void display(int depth = 0) const = 0;
    virtual void add(FileSystemComponent*) {
        throw std::runtime_error("不支持的操作");
    }
    virtual void remove(FileSystemComponent*) {
        throw std::runtime_error("不支持的操作");
    }
};

// Leaf 类 - 文件

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class File : public FileSystemComponent {
private:
    std::string name;

public:
    File(const std::string& n) : name(n) {}

    void display(int depth) const override {
        std::cout << std::string(depth, ' ') << "? " << name << "\n";
    }
};

// Composite 类 - 目录

class Directory : public FileSystemComponent {
private:
    std::string name;
    std::vector<FileSystemComponent*> children;

public:
    Directory(const std::string& n) : name(n) {}

    void add(FileSystemComponent* comp) override {
        children.push_back(comp);
    }

    void remove(FileSystemComponent* comp) override {
        children.erase(
            std::remove(children.begin(), children.end(), comp),
            children.end()
        );
    }

    void display(int depth = 0) const override {
        std::cout << std::string(depth, ' ') << "? " << name << "\n";
        for (const auto& child : children) {
            child->display(depth + 2);
        }
    }
};

使用示例

构建一个简单的目录结构并展示：

int main() {
    // 创建根目录
    Directory root("根目录");

    // 创建子目录
    Directory docs("文档");
    Directory pics("图片");

    // 添加文件
    docs.add(new File("简历.docx"));
    docs.add(new File("报告.pdf"));

    pics.add(new File("合照.jpg"));
    pics.add(new File("风景.png"));

    // 将子目录加入根目录
    root.add(&docs);
    root.add(&pics);
    root.add(new File("readme.txt"));

    // 显示整个结构
    root.display();

    return 0;
}

输出结果类似：

? 根目录
  ? 文档
    ? 简历.docx
    ? 报告.pdf
  ? 图片
    ? 合照.jpg
    ? 风景.png
  ? readme.txt

注意事项与优化建议

• 内存管理：上面例子中使用了裸指针，实际项目建议使用智能指针（如std::unique_ptr）避免内存泄漏。
• 异常安全：add/remove 方法在Leaf中抛出异常，也可改为返回布尔值表示是否成功。
• 接口清晰性：可根据需要增加 getName、getSize 等方法。
• 遍历方式：可提供迭代器支持更灵活的访问。

基本上就这些。组合模式特别适合处理具有层级结构的数据，比如UI控件树、组织架构、XML/JSON解析等场景。关键是让客户端无需区分容器和叶子，统一操作接口。

以上就是c++++怎么实现一个组合(Composite)设计模式_c++组合模式实现与应用实例的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！