【C++ 设计模式】4. 建造者模式

• 建造者模式：一种创建型设计模式

• 应用场景：

  某类对象的构建过程由多步组成，各步执行细节一直变化，但是所有步骤间的组合关系不变。

  举例：

  要画一个图形，分为画形状和填色两步，这两步固定不会变，但是具体画的形状与颜色会随着需求而经常变化。

  每次形状与颜色的需求变更时，为了不更改原本类的代码，而是通过扩展新类的方式完成，可以通过构建一个建造者，该建造者只能满足某次需求的要求构建出图形（类似于特定的画笔，只能画出来绿色圆或红色三角），然后在需求变更时扩展出一个新的建造者即可。

• 实现方式：

  首先，构建要被构造出来的图形类，并向外部提供能修改该图形类各组成部分的接口；

  然后，构建建造者的抽象类，所有派生的建造者根据自身作用重写接口，返回不同的图形对象；

  最后，构建一个导演类，导演类对象可根据设定的不同构建者，获得不同的图形对象。

• 优点：

  将一个复杂对象的构建与它的表示分离，相同的构建过程可以创建不同的表示。
  有新的表示可以遵循开放封闭原则，扩展新的类代码完成需求。

• 缺点：

  如果构建步骤发生添加或删除，所有建造者类都需要更改代码。

以下是建造者模式的简易代码实现

#include <iostream>
using namespace std;

// 要构建的对象
class Graphic {
public:
    Graphic() {}

    // 常变属性的设置接口
    void SetShape(string strShape) {
        m_strShape = strShape;
    }

    void SetColor(string strColor) {
        m_strColor = strColor;
    }

    // 图形的验证方法
    void Show() {
        cout << m_strColor << m_strShape << endl;
    }

private:
    string m_strShape;
    string m_strColor;
};

//建造者抽象类
class Builder {
public:
    Builder(): m_pGraphic(NULL) {}

    // 创建空白图形
    void CreateGraphic() {
        if (NULL == m_pGraphic) {
            m_pGraphic = new Graphic();
        }
    }

    // 获取描绘完成的图形
    Graphic* GetGraphic() {
        return m_pGraphic;
    }

    // 留给派生类实现的描绘过程
    virtual void DrawShape() = 0;
    virtual void DrawColor() = 0;

protected:
    Graphic* m_pGraphic;
};

class GreenCircleBuilder: public Builder {
public:
    // 根据类的功能实现描绘过程
    void DrawShape() {
        if (NULL != m_pGraphic) {
            m_pGraphic->SetShape("Circle");
        }
    }

    void DrawColor() {
        if (NULL != m_pGraphic) {
            m_pGraphic->SetColor("Green");
        }
    }
};

class RedRectangleBuilder: public Builder {
public:
    // 根据类的功能实现描绘过程
    void DrawShape() {
        if (NULL != m_pGraphic) {
            m_pGraphic->SetShape("Rectangle");
        }
    }

    void DrawColor() {
        if (NULL != m_pGraphic) {
            m_pGraphic->SetColor("Red");
        }
    }
};

class BlueTriangleBuilder: public Builder {
public:
    // 根据类的功能实现描绘过程
    void DrawShape() {
        if (NULL != m_pGraphic) {
            m_pGraphic->SetShape("Triangle");
        }
    }

    void DrawColor() {
        if (NULL != m_pGraphic) {
            m_pGraphic->SetColor("Blue");
        }
    }
};

// 导演类
class Director {
public:
    Director(): m_pBuilder(NULL) {}

    // 根据需求设置对应的建造者
    void SetBuilder(Builder& pBuilder) {
        m_pBuilder = &pBuilder;
    }

    // 通过建造者获得描绘完成的图形
    Graphic* DrawGraphic() {
        if (NULL == m_pBuilder) {
            return NULL;
        }
        //建造过程为不变的因素
        m_pBuilder->CreateGraphic();
        m_pBuilder->DrawShape();
        m_pBuilder->DrawColor();
        return m_pBuilder->GetGraphic();
    }

private:
    Builder* m_pBuilder;
};

主函数中的使用

#include <iostream>
#include "builder.hpp"
using namespace std;

int main()
{
    Director MyDirector;
    // 根据导演的不同需求，分别设置不同的建造者，获得满足需求的图形
    GreenCircleBuilder BuilderGC; // 绿色圆形的建造者
    MyDirector.SetBuilder(BuilderGC);
    Graphic* pGraphicGC = MyDirector.DrawGraphic(); // 导演使用建造者画图
    pGraphicGC->Show();

    RedRectangleBuilder BuilderRB; // 红色矩形的建造者
    MyDirector.SetBuilder(BuilderRB);
    Graphic* pGraphicRB = MyDirector.DrawGraphic(); // 导演使用建造者画图
    pGraphicRB->Show();

    BlueTriangleBuilder BuilderBT; // 蓝色三角的建造者
    MyDirector.SetBuilder(BuilderBT);
    Graphic* pGraphicBT = MyDirector.DrawGraphic(); // 导演使用建造者画图
    pGraphicBT->Show();

    // 资源回收
    if (NULL == pGraphicGC) {
        delete pGraphicGC;
        pGraphicGC = NULL;
    }
    if (NULL == pGraphicRB) {
        delete pGraphicRB;
        pGraphicRB = NULL;
    }
    if (NULL == pGraphicBT) {
        delete pGraphicBT;
        pGraphicBT = NULL;
    }
    return 0;
}

控制台输出结果

GreenCircle
RedRectangle
BlueTriangle