组合（Composite）模式 in C++

组合模式，将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ ——Erich Gamma et. al.

伊始

组合（Composite）模式，又叫作部分-整体模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“部分-整体”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。

结构模型

■　Component：抽象的组件对象，为组合中的对象声明接口，让客户端可以通过这个接口来访问和管理整个对象结构，可以在里面为定义的功能提供缺省的实现。
■　Leaf：叶子节点对象，定义和实现叶子对象的行为，不再包含其他的子节点对象。
■　Composite：组合对象，通常会存储子组件，定义包含子组件的那些组件的行为，并实现在组件接口中定义的与子组件有关的操作。
■　Client：客户端，通过组件接口来操作组合结构里面的组件对象。

实现域

• Component定义

struct Component {
  virtual ~Component(){}

  ABSTRACT(void process());

  virtual void add(Component*) {
    return;
  }

  virtual void remove(Component*) {
    return;
  }
};

注意，上面ABSTRACT是一个C++封装宏，表示定义的方法是纯虚函数，亦即接口，原型如下：

#define ABSTRACT(...) virtual __VA_ARGS__ = 0

由于叶子对象没有add和remove方法的，这里在抽象类提供了一份默认实现。

• 叶子对象Leaf定义

struct Leaf : Component {
  OVERRIDE(void process()) {
    /* do process self */
  }
};

其中，上面OVERRIDE也是一个C++封装宏，表示实现或者覆写父类的接口（或方法），原型如下：

#define OVERRIDE(...) virtual __VA_ARGS__ override

• 组合对象Composite定义

using Components = std::list<Component*>;
struct Composite : Component {
  explicit  Composite(const std::string& name) : name_{name} {}

  OVERRIDE(void process()) {
    /* do process self */

    /* process child */
    for (auto& c : components_) {
        c->process();
    }
  }

  OVERRIDE(void add(Component* component)) {
    components_.push_back(component)
  }

  OVERRIDE(void remove(Component* component)) {
    components_.remove(component)
  }

private:
  std::string name_;
  Components components_;
};

• 用户使用

这里假设用户需要设计一个管理商品类别树的场景，如下

- 商品
  - 服装
    - 男装
    - 女装
  - 书籍
    - 中文书籍
    - 外文书籍

使用组合模式，如下

void process(Component& component) {
  component.process();
}

int main() {
  Composite root("商品");
  Composite dress("服装");
  Composite book("书籍");

  Leaf man_dress("男装");
  Leaf women_dress("女装");
  Leaf book_zh("中文书籍");
  Leaf book_foreign("外文书籍");

  root.add(&dress);
  dress.add(&man_dress);
  dress.add(&women_dress);

  root.add(&book);
  book.add(&book_zh);
  book.add(&book_foreign);
  
  process(root);
}

优缺点

• 优点

1. 定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构，基本对象可以被组合成复杂的组合对象，而组合对象又可以组合成更复杂的组合对象，可以不断地递归组合下去，从而构成一个统一的组合对象的类层次结构。
2. 组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无须关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码；
3. 更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”；

• 缺点

1. 不容易限制容器中的构件；
2. 不容易用继承的方法来增加构件的新功能；

End

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