C++设计模式笔记（01) - 设计模式的介绍

• C++设计模式笔记（02) - 面向对象设计原则
  https://blog.csdn.net/mofan6930/article/details/104348606

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• 参考书籍：[《设计模式：可复用面向对象软件的基础》] (https://book.douban.com/subject/1052241/)
  

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• 参考课程：《C++设计模式》-李建忠
  

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“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——克里斯托弗·亚历山大

1.从面向对象谈起：

▷底层思维：向下，如何把握机器底层从微观理解对象构造

• 语言转换
• 编译转换
• 内存模型
• 运行机制

▷抽象思维： 向上，如何将我们周围的世界抽象为代码

• 面向对象
• 组件封装
• 设计模式
• 架构模式

▷良好的底层思维需要做到：要深入的理解三大面向对象机制：封装、继承、多态。这是面向对象的三大特点。三者对应的实质是《封装，隐藏内部实现》、《继承，复用现有代码》、《多态，改写对象行为》。

▷良好的抽象思维需要做到：深刻把握 面向对象机制 带来的抽象意义，明白如何使用这些机制来表达现实世界，掌握什么是好的面向对象设计。

2.深入理解面向对象

三大面向对象机制
▷向下：理解三大面向对象机制

• 封装—隐藏内部实现
• 继承—复用现有代码
• 多态—改写对象行为

▷向上：深刻把握面对像机制所带来的抽象意义，理解如何使用这些机制来表达现实世界，掌握什么是“好的面向对象设计”。

3.软件设计复杂的根本原因：

好的面向对象设计很不容易，因为软件设计是极其复杂的，需求时刻在改变，一个软件产品不可能一成不变，所以在前期的设计中，如果一个设计方法不合理，没有良好的扩展性和可维护性，那这个软件工程终究是失败的，后果就是产品不盈利，然后项目组成员没奖金，没工资，娶不到白富美。

变化 :

• 客户需求的变化
• 技术平台的变化
• 开发团队的变化
• 市场环境的变化
• …

4.如何解决复杂性

▷分解

• 人们面对复杂性有一个常见的做法：即分而治之，将大问题分解为多个小问题，将复杂问题分解为多个简单问题。

♦以绘图为例子通过分解解决问题:

//分解
//伪代码，未遵循cpp标准规范
class MainForm : public Form {
private:
	Point p1;
	Point p2;

	vector<Line> lineVector;	//线
	vector<Rect> rectVector;	//矩形
	//改变
	vector<Circle> circleVector;

public:
	MainForm(){
		//...
	}
protected:

	virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);	//鼠标按下
	virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);	//鼠标抬起
	virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);		//界面刷新 
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
	p1.x = e.X;
	p1.y = e.Y;

	//...
	Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
	p2.x = e.X;
	p2.y = e.Y;

	if (rdoLine.Checked){
		Line line(p1, p2);
		lineVector.push_back(line);
	}
	else if (rdoRect.Checked){
		int width = abs(p2.x - p1.x);
		int height = abs(p2.y - p1.y);
		Rect rect(p1, width, height);
		rectVector.push_back(rect);
	}
	//改变
	else if (...){
		//...
		circleVector.push_back(circle);
	}

	//...
	this->Refresh();

	Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

	//针对直线
	for (int i = 0; i < lineVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawLine(Pens.Red,
			lineVector[i].start.x, 
			lineVector[i].start.y,
			lineVector[i].end.x,
			lineVector[i].end.y);
	}

	//针对矩形
	for (int i = 0; i < rectVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Red,
			rectVector[i].leftUp,
			rectVector[i].width,
			rectVector[i].height);
	}

	//改变
	//针对圆形
	for (int i = 0; i < circleVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawCircle(Pens.Red,
			circleVector[i]);
	}

	//...其它操作
	Form::OnPaint(e);
}
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//分解
//伪代码，未遵循cpp标准规范
//形状类
class Point{	
public:
	int x;
	int y;
};

class Line{
public:
	Point start;
    Point end;

	Line(const Point& start, const Point& end){
        this->start = start;
        this->end = end;
    }

};

class Rect{
public:
	Point leftUp;
    int width;
	int height;

	Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
        this->leftUp = leftUp;
        this->width = width;
		this->height = height;
    }

};

//增加
class Circle{


};
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▷抽象

• 更高层次来讲，人们处理复杂性有一个通用的技术，即抽象。由于不能掌握全部的复杂对象，我们选择忽视它的非本质细节，而去处理泛化和理想化了的对象模型。

♦以绘图为例子通过抽象解决问题:

//抽象
//伪代码，未遵循cpp标准规范
class MainForm : public Form {
private:
   Point p1;
   Point p2;

   //针对所有形状
   vector<Shape*> shapeVector;

public:
   MainForm(){
   	//...
   }
protected:

   virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
   virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
   virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
   p1.x = e.X;
   p1.y = e.Y;

   //...
   Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
   p2.x = e.X;
   p2.y = e.Y;

   if (rdoLine.Checked){
   	shapeVector.push_back(new Line(p1,p2));
   }
   else if (rdoRect.Checked){
   	int width = abs(p2.x - p1.x);
   	int height = abs(p2.y - p1.y);
   	shapeVector.push_back(new Rect(p1, width, height));
   }
   //改变
   else if (...){
   	//...
   	shapeVector.push_back(circle);
   }

   //...
   this->Refresh();

   Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){

   //针对所有形状
   for (int i = 0; i < shapeVector.size(); i++){

   	shapeVector[i]->Draw(e.Graphics); //多态调用，各负其责
   }

   //...
   Form::OnPaint(e);
}
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//抽象
//伪代码，未遵循cpp标准规范
class Shape{
public:
  virtual void Draw(const Graphics& g)=0;
  virtual ~Shape() { }
};

class Point{
public:
  int x;
  int y;
};

class Line: public Shape{
public:
  Point start;
  Point end;

  Line(const Point& start, const Point& end){
  	this->start = start;
  	this->end = end;
  }

  //实现自己的Draw，负责画自己
  virtual void Draw(const Graphics& g){
  	g.DrawLine(Pens.Red, 
  		start.x, start.y,end.x, end.y);
  }
};

class Rect: public Shape{
public:
  Point leftUp;
  int width;
  int height;

  Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
  	this->leftUp = leftUp;
  	this->width = width;
  	this->height = height;
  }
  
  //实现自己的Draw，负责画自己
  virtual void Draw(const Graphics& g){
  	g.DrawRectangle(Pens.Red,
  		leftUp,width,height);
  }
};

//增加
class Circle : public Shape{
public:
  //实现自己的Draw，负责画自己
  virtual void Draw(const Graphics& g){
  	g.DrawCircle(Pens.Red,
  		...);
  }
};
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应对变化，最好的办法是抽象化。在现实生活中，对于一般的事都有通用的规律，软件领域也是，通过归纳出通用的规律，抽象化，忽略研究对象的细节，而追究其核心规律，创造一个理想的对象模型。基于这个对象模型来编程，这样就能够更好的应对变化，因为离开具体细节，抽象化，所以能够复用。

5.软件设计的目标

什么是好的软件设计？软件设计的金科玉律：
　　　　　　　　　复用！

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