一、C++与设计模式概述

各位好，我是这门课的主讲。今天咱们聊聊设计模式的起点——C++语言特性回顾、设计模式的定义与分类，还有UML类图基础。

说实话，我刚开始接触设计模式时，觉得这东西挺玄乎的。后来在项目中踩了不少坑，才慢慢体会到它的价值。嗯，咱们一步步来。

1.1 C++语言特性回顾

C++这门语言，说白了就是「带着镣铐跳舞」。它给了你极大的自由度，但也要求你对自己的每一行代码负责。

我个人习惯把C++的核心特性归纳为三类：

• 面向对象三大特性：封装、继承、多态。这是设计模式的基础土壤。
• 泛型编程：模板、STL容器与算法。很多模式可以用模板简化实现。
• 资源管理：RAII、智能指针。这是C++独有的优势，Java和C#学不来。

举个例子，多态是设计模式的灵魂。没有虚函数，策略模式、工厂模式这些根本玩不转。

// 一个简单的多态示例
class Shape {
public:
    virtual void draw() const = 0;  // 纯虚函数
    virtual ~Shape() = default;
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "绘制圆形" << std::endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "绘制正方形" << std::endl;
    }
};

// 客户端代码
void render(const Shape& shape) {
    shape.draw();  // 多态调用
}

我在项目中遇到过一个问题：有人用C风格函数指针来实现策略模式，结果代码维护起来简直噩梦。后来改用虚函数+工厂模式，清爽多了。

1.2 设计模式的定义与分类

设计模式是什么？说白了，就是「前人踩坑后总结出来的最佳实践」。它不是算法，不是框架，而是一种可复用的解决方案，用于解决特定场景下的设计问题。

GoF（Gang of Four，四人帮）把23种经典模式分为三大类：

分类	核心思想	代表模式
创建型	控制对象的创建过程	单例、工厂、建造者、原型
结构型	组合类与对象形成更大的结构	适配器、装饰器、代理、组合
行为型	管理对象间的交互与职责分配	策略、观察者、命令、迭代器

你想想看，为什么要有这些分类？

因为不同阶段关注的问题不同。创建型解决「对象怎么生出来」；结构型解决「对象怎么搭在一起」；行为型解决「对象之间怎么通信」。

1.3 UML类图基础

UML类图，说白了就是「用图形把代码结构画出来」。我建议每个C++开发者都掌握它，因为画图的过程就是梳理设计的过程。

常用的类图关系有六种：

• 泛化（继承）：空心三角形 + 实线，表示 is-a 关系
• 实现：空心三角形 + 虚线，表示接口实现
• 关联：普通箭头 + 实线，表示拥有关系
• 聚合：空心菱形 + 实线，表示整体-部分，部分可独立存在
• 组合：实心菱形 + 实线，表示整体-部分，部分不可独立
• 依赖：虚线箭头，表示临时使用关系

举个例子，一个文档编辑器：

// 组合关系：Document包含Paragraph
class Paragraph { /* ... */ };

class Document {
private:
    std::vector<std::unique_ptr<Paragraph>> paragraphs;  // 组合
public:
    void addParagraph(std::unique_ptr<Paragraph> p) {
        paragraphs.push_back(std::move(p));
    }
};

嗯，这里要注意：组合和聚合的区别在于生命周期管理。组合中，部分随整体销毁；聚合中，部分可以独立存在。

下面我用一张SVG图来总结本章的知识体系：

这张图把本章的三个核心模块串起来了。C++语言特性是基础，设计模式是方法论，UML是沟通工具。三者缺一不可。

好了，这一章就到这里。记住：设计模式不是背出来的，是用出来的。下一章咱们开始实战——单例模式，我会分享一个我在项目中用单例踩过的坑。

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