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
#include
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
class File : public FileSystemComponent {
private:
std::string name;
public:
File(const std::string& n) : name(n) {}
void display(int depth) const override {
std::cout
}
};
// Composite 类 - 目录
class Directory : public FileSystemComponent {
private:
std::string name;
std::vector
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
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。
