原型模式（Prototype Pattern） C++

上一节：建造者模式（Builder Pattern）C++

0.理论

原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，其思想是基于一个原型实例创建对象的副本，从而避免新实例创建时的标准方式（如使用new关键字）。在需要创建的对象与原有对象类似或者创建过程较为复杂时，使用原型模式可以更高效地复制对象。

1.原型模式的核心组成：

• 原型（Prototype）：一个接口或抽象类，定义了复制（克隆）自身的方法。
• 具体原型（Concrete Prototype）：实现原型接口的类的实例，这个实现包括如何克隆自身的具体操作。
• 客户（Client）：使用原型实例创建新对象的类。

2.实现方法

• 浅克隆（Shallow Clone）：复制对象时仅复制对象本身和对象中的原始类型的字段值，而不复制对象引用指向的对象。浅克隆可以快速复制，但不包括对象内部的引用对象。
• 深克隆（Deep Clone）：复制对象时，除了对象本身和原始类型的字段值外，还递归地复制对象中的所有引用对象。深克隆使得副本与原始对象在结构上完全独立，修改副本不会影响原始对象。

3.什么时候使用

• 当直接创建一个对象的成本较高或复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程。
• 当需要重复地创建相似对象时，可以利用已有对象进行克隆，减少创建对象的开销。
• 当需要实现对象的撤销和恢复功能时，通过保存对象的克隆副本来实现。

1.实践

假设我们正在开发一个游戏，其中包含大量的怪物。这些怪物分为几种类型，比如“地精”、“龙”等。每种怪物都有自己的属性（如生命值、攻击力等），但同种类型的怪物在初始状态下这些属性是相同的。在游戏中，我们需要频繁地创建同类型的怪物实例。为了提高性能和简化创建过程，我们可以使用原型模式来实现怪物的创建。

步骤 1: 定义怪物原型

首先，定义一个怪物原型基类，其中包含一个虚拟的克隆方法：

#include <iostream>

// 怪物原型基类
class Monster {
public:
    virtual ~Monster() {}
    virtual Monster* clone() const = 0;
    virtual void attack() const = 0;
};

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步骤 2: 实现具体怪物原型

然后，为每种怪物类型实现具体的原型类：

// 地精怪物
class Goblin : public Monster {
public:
    Goblin* clone() const override {
        return new Goblin(*this);
    }

    void attack() const override {
        std::cout << "Goblin attacks! Damage: 10" << std::endl;
    }
};

// 龙怪物
class Dragon : public Monster {
public:
    Dragon* clone() const override {
        return new Dragon(*this);
    }

    void attack() const override {
        std::cout << "Dragon breathes fire! Damage: 100" << std::endl;
    }
};

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步骤 3: 使用原型创建怪物

最后，在游戏逻辑中，我们可以通过克隆原型来创建新的怪物实例：

int main() {
    // 创建原型
    Goblin* goblinPrototype = new Goblin();
    Dragon* dragonPrototype = new Dragon();

    // 克隆新怪物
    Monster* goblin1 = goblinPrototype->clone();
    Monster* dragon1 = dragonPrototype->clone();

    // 使用怪物实例进行攻击演示
    goblin1->attack();
    dragon1->attack();

    // 清理资源
    delete goblinPrototype;
    delete dragonPrototype;
    delete goblin1;
    delete dragon1;

    return 0;
}
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原型模式可以在不知道对象具体类型的情况下克隆对象，并减少子类的构造。也可以可以避免构造函数的约束，因为对象的复制通常是通过某种复制方法实现的。