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C++怎么实现一个组合模式_C++将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构

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发布： 2025-11-22 17:49:02

原创

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组合模式通过统一接口实现“部分-整体”树形结构，C++中定义Component基类声明操作，Leaf实现具体行为，Composite管理子节点并递归调用，客户端可一致处理单个与组合对象。

c++怎么实现一个组合模式_c++将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构

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“部分-整体”的层次结构。C++ 中实现组合模式的关键是定义一个统一的接口，让客户端可以一致地处理单个对象和组合对象。

定义抽象组件类（Component）

这是组合模式的基础，所有叶子节点和容器节点都继承自这个基类。它声明了操作接口，比如添加、删除子节点或执行某个行为。

示例代码：

class Component {
public:
    virtual ~Component() = default;
    virtual void operation() const = 0;
    virtual void add(Component* component) {
        throw std::runtime_error("Not supported.");
    }
    virtual void remove(Component* component) {
        throw std::runtime_error("Not supported.");
    }
    virtual Component* getChild(int index) {
        throw std::runtime_error("Not supported.");
    }
};

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这里 operation() 是必须实现的行为，而 add、remove、getChild 默认抛出异常，只在容器类中重写。

实现叶子节点（Leaf）

叶子节点是组合结构中的终端对象，没有子节点。它只实现基本操作，不支持添加或删除。

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class Leaf : public Component {
    std::string name;
public:
    explicit Leaf(const std::string& n) : name(n) {}
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>void operation() const override {
    std::cout << "Leaf " << name << " operation.\n";
}

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};

Leaf 类只关注自身行为，调用 operation 时输出自己的信息。

实现容器节点（Composite）

容器节点可以包含其他组件（包括叶子和其他容器），它管理子对象并转发请求。

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class Composite : public Component {
    std::vector<Component*> children;
    std::string name;
<p>public:
explicit Composite(const std::string& n) : name(n) {}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void operation() const override {
    std::cout << "Composite " << name << " operation:\n";
    for (const auto* child : children) {
        child->operation();
    }
}

void add(Component* component) override {
    children.push_back(component);
}

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

Component* getChild(int index) override {
    if (index >= 0 && index < children.size()) {
        return children[index];
    }
    return nullptr;
}

~Composite() override {
    for (auto* child : children) {
        delete child;
    }
}

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};

Composite 在 operation 中递归调用子节点的操作，形成树状遍历。析构函数负责清理子对象，避免内存泄漏。

使用示例

构建一个简单的组织结构树：部门包含员工和子部门。

int main() {
    Composite org("Company");
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>Composite dept1("Engineering");
Composite dept2("HR");

Leaf emp1("Alice");
Leaf emp2("Bob");
Leaf emp3("Charlie");

dept1.add(&emp1);
dept1.add(&emp2);
dept2.add(&emp3);

org.add(&dept1);
org.add(&dept2);

org.operation();

return 0;

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}

输出结果会显示逐层调用，体现“整体-部分”一致性。

基本上就这些。组合模式通过统一接口简化了客户端对复杂树结构的操作，特别适合处理层级化的数据模型。注意管理好对象生命周期，建议结合智能指针进一步提升安全性。

以上就是C++怎么实现一个组合模式_C++将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！