C++如何实现一个享元模式_C++设计模式之运用共享技术减少内存占用

穿越時空

发布时间：2025-12-30 14:22:02

961人浏览过

来源于php中文网

原创

享元模式通过共享减少对象数量，C++中利用工厂和容器管理内部状态相同的对象，结合不可变设计与智能指针优化内存使用，适用于高频创建相似对象的场景。

c++如何实现一个享元模式_c++设计模式之运用共享技术减少内存占用

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，它的核心思想是通过共享技术来支持大量细粒度对象的复用，从而减少内存中对象的数量，降低系统开销。在C++中，尤其适用于创建大量相似对象的场景，比如文本编辑器中的字符格式、游戏开发中的子弹或敌人类型等。

享元模式的核心概念

享元模式将对象的状态分为两类：

内部状态（Intrinsic State）：可以被共享，不会随环境改变，通常作为享元对象的成员变量。
外部状态（Extrinsic State）：依赖于上下文，不可共享，使用时由客户端传入。

通过分离这两类状态，多个上下文可以共享同一个享元对象，只需传入不同的外部状态即可表现出不同行为。

实现一个简单的享元工厂

在C++中，通常借助一个工厂类来管理享元对象的创建和共享。工厂维护一个已创建享元的容器（如map），避免重复创建相同内部状态的对象。

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

#include 
#include 
#include 
// 享元接口或基类
class CharacterStyle {
public:
CharacterStyle(const std::string& font, int size, const std::string& color)
: font(font), size(size), color_(color) {}
void display(const std::string& content) const {
    std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "Text: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn content 
              zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn " | Font: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn font_ 
              zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn ", Size: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn size_ 
              zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn ", Color: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn color_ zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn std::endl;
}
private:
std::string font;
int size;
std::string color_;
};
// 享元工厂
class StyleFactory {
public:
CharacterStyle* getStyle(const std::string& font, int size, const std::string& color) {
std::string key = font + "-" + std::to_string(size) + "-" + color;
    if (styles.find(key) == styles.end()) {
        styles[key] = new CharacterStyle(font, size, color);
    }
    return styles[key];
}

~StyleFactory() {
    for (auto& pair : styles) {
        delete pair.second;
    }
}
private:
std::map<:string characterstyle> styles;
};
上面代码中，CharacterStyle 表示字体样式，其内部状态是字体、大小和颜色。工厂通过组合这些属性生成唯一键，确保相同样式的对象只创建一次。

							
								
								
									Proface Avatarize
									一个利用AI技术提供高质量专业头像和头像的工具
								
								下载 
							
						
客户端使用示例
客户端通过工厂获取享元对象，并传入外部状态（如具体显示的文本内容）来使用。
int main() {
    StyleFactory factory;
// 模拟文档中有多个字符，但只有几种样式
CharacterStyle* style1 = factory.getStyle("Arial", 12, "black");
CharacterStyle* style2 = factory.getStyle("Times New Roman", 14, "red");
CharacterStyle* style3 = factory.getStyle("Arial", 12, "black"); // 应该复用 style1

style1-youjiankuohaophpcndisplay("Hello");
style2-youjiankuohaophpcndisplay("World");
style3-youjiankuohaophpcndisplay("!");

// 验证是否为同一对象
std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "style1 == style3: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn (style1 == style3 ? "true" : "false") zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn std::endl;

return 0;
}
输出结果会显示，尽管请求了两次相同的样式，但实际返回的是同一个对象指针，有效减少了内存占用。
注意事项与优化建议

享元对象应设计为不可变（immutable），以保证共享安全。一旦创建，其内部状态不应被修改。
工厂需管理对象生命周期，避免内存泄漏。可考虑使用智能指针（如std::shared_ptr）替代原始指针。
键的生成要高效且无歧义，推荐使用字符串拼接或哈希方式。
并非所有对象都适合做享元。仅当对象创建频繁、内部状态高度重复时才值得引入。

基本上就这些。享元模式通过共享减少对象数量，在C++中结合工厂和容器能有效控制内存使用，特别适合资源敏感的应用场景。关键在于合理划分内外状态，确保共享的安全与高效。

c++如何使用Protocol Buffers进行数据序列化_c++ Google的高效数据交换格式

c++ requires子句怎么写 c++ Concepts约束详解【详解】

C++中的const关键字如何使用？（详细解读）

c++如何使用C++20中的std::format输出自定义类_c++ 格式化特化实现【方法】

c++ xmake构建系统怎么用 c++现代化构建工具【指南】

相关专题

string转int

在编程中，我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算，或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章，欢迎大家前来学习阅读。

312

2023.08.02

c语言const用法

const是关键字，可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍：1、声明常量，const关键字可用于声明常量，常量的值在程序运行期间不可修改，常量可以是基本数据类型，如整数、浮点数、字符等，也可是自定义的数据类型；2、函数参数中的const修饰符，const关键字可用于函数的参数中，表示该参数在函数内部不可修改等等。

518

2023.09.20

js 字符串转数组

js字符串转数组的方法：1、使用“split()”方法；2、使用“Array.from()”方法；3、使用for循环遍历；4、使用“Array.split()”方法。本专题为大家提供js字符串转数组的相关的文章、下载、课程内容，供大家免费下载体验。

247

2023.08.03

js截取字符串的方法

js截取字符串的方法有substring()方法、substr()方法、slice()方法、split()方法和slice()方法。本专题为大家提供字符串相关的文章、下载、课程内容，供大家免费下载体验。

205

2023.09.04

java基础知识汇总

java基础知识有Java的历史和特点、Java的开发环境、Java的基本数据类型、变量和常量、运算符和表达式、控制语句、数组和字符串等等知识点。想要知道更多关于java基础知识的朋友，请阅读本专题下面的的有关文章，欢迎大家来php中文网学习。

1434

2023.10.24

字符串介绍

字符串是一种数据类型，它可以是任何文本，包括字母、数字、符号等。字符串可以由不同的字符组成，例如空格、标点符号、数字等。在编程中，字符串通常用引号括起来，如单引号、双引号或反引号。想了解更多字符串的相关内容，可以阅读本专题下面的文章。

609

2023.11.24

java读取文件转成字符串的方法

Java8引入了新的文件I/O API，使用java.nio.file.Files类读取文件内容更加方便。对于较旧版本的Java，可以使用java.io.FileReader和java.io.BufferedReader来读取文件。在这些方法中，你需要将文件路径替换为你的实际文件路径，并且可能需要处理可能的IOException异常。想了解更多java的相关内容，可以阅读本专题下面的文章。

546

2024.03.22