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C++怎么实现一个组合模式(Composite)_C++设计模式与组合模式实现

冰火之心

发布： 2025-11-18 17:09:06

原创

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组合模式通过统一接口实现树形结构的“整体-部分”关系，C++中定义Component基类声明操作，Leaf实现个体行为，Composite管理子节点并递归调用，客户端无需区分对象类型，适用于菜单、文件系统等层级场景，推荐使用智能指针管理内存。

c++怎么实现一个组合模式(composite)_c++设计模式与组合模式实现

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”层次结构。C++中实现组合模式的关键是让容器对象（Composite）和叶子对象（Leaf）拥有相同的接口，这样客户端可以统一处理单个对象和组合对象。

定义公共组件接口

首先要定义一个抽象基类 Component，声明所有组合节点共有的操作，比如添加、删除子节点或执行某种行为。

class Component {
public:
    virtual ~Component() = default;
    virtual void operation() const = 0;
    virtual void add(Component* child) {
        throw std::runtime_error("Not supported.");
    }
    virtual void remove(Component* child) {
        throw std::runtime_error("Not supported.");
    }
    virtual const std::vector<Component*>& getChildren() const {
        throw std::runtime_error("Not supported.");
    }
    virtual bool isComposite() const { return false; }
};

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实现叶子节点（Leaf）

叶子节点不包含子节点，只实现自己的行为。它不重写 add/remove 等方法，使用基类默认抛出异常的行为即可。

class Leaf : public Component {
public:
    void operation() const override {
        std::cout << "Leaf operation.\n";
    }
};

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实现容器节点（Composite）

复合对象持有子组件列表，重写添加、删除和遍历方法，调用时会递归传递到所有子节点。

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class Composite : public Component {
private:
    std::vector<Component*> children_;
<p>public:
void operation() const override {
std::cout << "Composite operation:\n";
for (const auto* child : children_) {
child->operation();
}
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void add(Component* child) override {
    children_.push_back(child);
}

void remove(Component* child) override {
    children_.erase(
        std::remove(children_.begin(), children_.end(), child),
        children_.end()
    );
}

const std::vector<Component*>& getChildren() const override {
    return children_;
}

bool isComposite() const override { return true; }

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};

客户端使用示例

客户端无需区分叶子和复合对象，统一通过 Component 接口操作。

int main() {
    Component* leaf1 = new Leaf();
    Component* leaf2 = new Leaf();
    Component* composite = new Composite();
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>composite->add(leaf1);
composite->add(leaf2);

Component* sub_composite = new Composite();
sub_composite->add(new Leaf());
composite->add(sub_composite);

composite->operation();  // 递归执行所有子节点

// 清理资源（实际项目建议用智能指针）
delete leaf1;
delete leaf2;
delete sub_composite;
delete composite;

return 0;

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}

基本上就这些。组合模式的核心在于统一接口和递归调用，适用于菜单、文件系统、UI控件树等具有层级结构的场景。注意内存管理，推荐用 std::unique_ptr 替代裸指针提升安全性。

以上就是C++怎么实现一个组合模式(Composite)_C++设计模式与组合模式实现的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！