看到這道題，我們就開始設(shè)計(jì)這個(gè)圖像類了，按照面向?qū)ο?#8220;依賴倒置”的設(shè)計(jì)原則，我們站在客戶的立場(chǎng)，來考慮我們這個(gè)類該提供哪些接口，很快我們?cè)O(shè)計(jì)了如下一個(gè)類:
class CSimplePicture
{
public:
CSimplePicture(char* init[], int nCount);
CSimplePicture(CSimplePicture& p1, CSimplePicture& p2, bool bVerCat);
void Frame();
void Print(std::ostream& os) const;
protected:
std::vector<std::string> m_arData;
};
CSimplePicture(char* init[], int nCount);
根據(jù)字符串?dāng)?shù)組構(gòu)造一幅圖像.
CSimplePicture(CSimplePicture& p1, CSimplePicture& p2, bool bVerCat);
根據(jù)兩幅圖像構(gòu)造一幅圖像，bVerCat表明是縱聯(lián)接還是橫聯(lián)接.
void Frame();
給圖像對(duì)象加框
void Print(std::ostream& os) const;
打印輸出圖像
std::vector<std::string> m_arData;
存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的字符串?dāng)?shù)組
下面來考慮具體實(shí)現(xiàn)，這個(gè)對(duì)于有一定開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)的人來說還是很容易的，就不具體寫了，
CSimplePicture(char* init[], int nCount)無非是數(shù)據(jù)的拷貝，CSimplePicture(CSimplePicture& p1, CSimplePicture& p2, bool bVerCat)就是把2幅圖片的數(shù)據(jù)連接，合在一起，void Frame()修改里面的數(shù)據(jù)加上邊框，void Print(std::ostream& os) const遍歷字符串?dāng)?shù)組輸出。
根據(jù)上面的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該已經(jīng)滿足我們這個(gè)題目的要求了。
但是客戶的需求是多變的，現(xiàn)在客戶又有一個(gè)新的需求，要求把一幅圖片去掉邊框。
另外客戶覺得我們這個(gè)圖片類的性能太差了，每次加框或是合成圖片都要大量的內(nèi)存拷貝。
這時(shí)我們傻眼了，該死的客戶，根據(jù)我們上面的設(shè)計(jì)，根本不支持這些新功能，因?yàn)槲覀兇鎯?chǔ)的是圖像的內(nèi)部的字符串?dāng)?shù)據(jù)，根本不知道它是不是加框過的，另外我們的圖像數(shù)據(jù)本身就是不支持共享的。
接下來我們就要重新考慮設(shè)計(jì)了，如何讓我們的圖像對(duì)象支持UnFrame(去邊框)操作，關(guān)鍵是要建立我們的圖像類型層次，這樣就可以判斷是否是加框的類對(duì)象，于是有了如下的類層次：
//圖象接口基類
class CPic_Base
{};
//字符串圖像類
class CPic_String: public CPic_Base
{};
//加框圖像類
class CPic_Frame: public CPic_Base
{}
//縱聯(lián)接圖像類
class CPic_VCat: public CPic_Base
{};
//橫聯(lián)接圖像類
class CPic_HCat: public CPic_Base
{};
然后我們考慮如何共享圖像數(shù)據(jù)，這就要用到智能指針了，智能指針在C++里一般有2種實(shí)現(xiàn)，一種是STL 里的auto_ptr，還有一種就是基于引用計(jì)數(shù)。auto_ptr的本質(zhì)是擁有關(guān)系，也就是你擁有了這對(duì)象后，別人就不能擁有了，所以這里不符合我們的要求。引用計(jì)數(shù)是個(gè)好東西，對(duì)于共享對(duì)象特別有用，COM里的IUnknow接口就是基于這個(gè)技術(shù)的，還有很多腳本語言里變量自動(dòng)銷毀，實(shí)際上都是基于引用計(jì)數(shù)的技術(shù)。這里分享一個(gè)基于引用計(jì)數(shù)的智能指針類。
class CRefCountBase
{
public:
CRefCountBase()
{
m_nRefCount = 0;
}
int GetRefCount() const
{
return m_nRefCount;
}
int AddRefCount()
{
return ++m_nRefCount;
}
int SubRefCount()
{
return --m_nRefCount;
}
void ResetRefCount()
{
m_nRefCount = 0;
}
private:
int m_nRefCount;
};
template<typename T>
class CRefPtr
{
public:
T* operator->() const
{
return m_pRawObj;
}
T& operator()() const
{
return *m_pRawObj;
}
T& operator*() const
{
return *m_pRawObj;
}
T* GetPtr() const
{
return m_pRawObj;
}
bool IsNull() const
{
return m_pRawObj == NULL;
}
CRefPtr()
{
m_pRawObj = NULL;
}
CRefPtr(T* p)
{
m_pRawObj = p;
if(p != NULL)
{
p->AddRefCount();
}
}
CRefPtr(const CRefPtr& ref)
{
m_pRawObj = ref.m_pRawObj;
if(m_pRawObj != NULL)
{
m_pRawObj->AddRefCount();
}
}
~CRefPtr()
{
if(m_pRawObj != NULL && m_pRawObj->SubRefCount() == 0)
{
delete m_pRawObj;
}
}
CRefPtr& operator = (const CRefPtr& ref)
{
if(this != &ref)
{
if(m_pRawObj != NULL
&& m_pRawObj->SubRefCount() == 0)
{
delete m_pRawObj;
}
m_pRawObj = ref.m_pRawObj;
if(m_pRawObj != NULL)
{
m_pRawObj->AddRefCount();
}
}
return *this;
}
bool operator == (const CRefPtr& ref) const
{
return m_pRawObj == ref.m_pRawObj;
}
CRefPtr<T> Copy()
{
if(m_pRawObj != NULL)
{
T* p = new T(*m_pRawObj);
p->ResetRefCount();
return p;
}
else
{
return NULL;
}
}
private:
T* m_pRawObj;
};
這樣使用這個(gè)類:
class A: public CRefCountBase
{
Public:
Void fun1();
};
CRefPtr<A> p = new A;
p->fun1();
重新設(shè)計(jì)我們的CPic_Base,
class CPic_Base: public CRefCountBase
{
public:
virtual ~CPic_Base() {}
//打印輸出圖像
void Print(std::ostream& os) const;
//返回圖像寬度
virtual int GetWidth() const = 0;
//返回圖像高度
virtual int GetHeight() const = 0;
//返回某行的圖像字符串?dāng)?shù)據(jù)
virtual std::string GetLineData(int nLineIndex) const = 0;
//返回去掉邊框的對(duì)象
virtual CRefPtr<CPic_Base> GetUnFrame() const { return NULL; }
};
這里Print方法實(shí)現(xiàn)就很簡(jiǎn)單了：
void CPic_Base::Print(std::ostream& os) const
{
for(int i=0; i<GetHeight(); ++i)
{
os << GetLineData(i);
os << "\n";
}
}
然后考慮實(shí)現(xiàn)CPic_String
class CPic_String: public CPic_Base
{
public:
CPic_String(char* p[], int nCount);
virtual int GetWidth() const;
virtual int GetHeight() const;
virtual std::string GetLineData(int nLineIndex) const;
protected:
std::vector<std::string> m_arData;
};
這個(gè)類里存儲(chǔ)真正的字符串圖像數(shù)據(jù)，里面方法的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單，和最開始的的第一種實(shí)現(xiàn)類似，就不詳寫了。
再考慮實(shí)現(xiàn)CPic_Frame
class CPic_Frame: public CPic_Base
{
public:
CPic_Frame(CRefPtr<CPic_Base>& pic);
virtual int GetWidth() const;
virtual int GetHeight() const;
virtual std::string GetLineData(int nLineIndex) const;
virtual CRefPtr<CPic_Base> GetUnFrame() const { return m_pic; }
protected:
CRefPtr<CPic_Base> m_pic;
};
可以看到這里我們引用了一個(gè)其他的圖像數(shù)據(jù)，而不是真正存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，方法實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單, 主要依賴于m_pic所指向的圖像類，同時(shí)m_pic是個(gè)基于引用計(jì)數(shù)的智能指針， 所以賦值時(shí)也沒有內(nèi)存拷貝， 注意GetUnFrame這個(gè)方法只有這里返回非NULL，表示只有這種對(duì)象支持去邊框。
CPic_Frame::CPic_Frame(CRefPtr<CPic_Base>& pic)
: m_pic(pic)
{
_ASSERTE(!m_pic.IsNull());
}
int CPic_Frame::GetWidth() const
{
return m_pic->GetWidth() + 2;
}
int CPic_Frame::GetHeight() const
{
return m_pic->GetHeight() + 2;
}
string CPic_Frame::GetLineData(int nLineIndex) const
{
int nWidth = GetWidth();
int nHeight = GetHeight();
_ASSERTE(nLineIndex < nHeight && nLineIndex >= 0);
if(nLineIndex == 0 //first line and last line
|| nLineIndex == nHeight - 1)
{
int nPadding = nWidth - 2;
return string("+") + string(nPadding, '-') + string("+");
}
else
{
return string("|") + m_pic->GetLineData(nLineIndex - 1) + string("|");
}
}
再考慮實(shí)現(xiàn)CPic_VCat
class CPic_VCat: public CPic_Base
{
public:
CPic_VCat(CRefPtr<CPic_Base>& pic1, CRefPtr<CPic_Base>& pic2);
virtual int GetWidth() const;
virtual int GetHeight() const;
virtual std::string GetLineData(int nLineIndex) const;
protected:
CRefPtr<CPic_Base> m_pic1;
CRefPtr<CPic_Base> m_pic2;
};
他里面存儲(chǔ)了上下2個(gè)圖像對(duì)象，方法實(shí)現(xiàn)是也不復(fù)雜，就不具體寫了。
另外CPic_HCat也是類似：
class CPic_HCat: public CPic_Base
{
public:
CPic_HCat(CRefPtr<CPic_Base>& pic1, CRefPtr<CPic_Base>& pic2);
virtual int GetWidth() const;
virtual int GetHeight() const;
virtual std::string GetLineData(int nLineIndex) const;
protected:
CRefPtr<CPic_Base> m_pic1;
CRefPtr<CPic_Base> m_pic2;
};
有了上面的實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在我們可以這么實(shí)現(xiàn)我們需要的功能了：
Int main()
{
char* init1[] = {"Paris", "in the", "Spring"};
CRefPtr<CPic_Base> p1 = new CPic_String(init, 3);
CRefPtr<CPic_Base> p2 = new CPic_Frame(p1);
CRefPtr<CPic_Base> p3 = new CPic_VCat(p1, p2);
P3->Print(cout);
CRefPtr<CPic_Base> p4 = p2->GetUnFrame();
}
這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)這樣對(duì)于客戶調(diào)用很不友好，因?yàn)槲覀儍?nèi)部實(shí)現(xiàn)的類層次都暴露給客戶了，而這些信息對(duì)客戶來說應(yīng)該都是透明的，我們應(yīng)該再封裝一個(gè)更簡(jiǎn)單的界面類給客戶。
于是有了如下的設(shè)計(jì)，其實(shí)接口類似我們的第一種實(shí)現(xiàn)。
class CPicture
{
public:
CPicture(char* p[], int nCount);
CPicture(CPicture& p1, CPicture& p2, bool bVerCat);
void Frame();
bool UnFrame();
friend std::ostream& operator << (std::ostream& os, const CPicture& pic);
protected:
CRefPtr<CPic_Base> m_pic;
};
std::ostream& operator << (std::ostream& os, const CPicture& pic);
這樣對(duì)客戶來說他們只需要和CPicture打交道，根本不用關(guān)心內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)。
這個(gè)類的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單:
CPicture::CPicture(char* p[], int nCount)
{
m_pic = new CPic_String(p, nCount);
}
CPicture::CPicture(CPicture& pic1, CPicture& pic2, bool bVerCat)
{
if(!bVerCat)
{
m_pic = new CPic_HCat(pic1.m_pic, pic2.m_pic);
}
else
{
m_pic = new CPic_VCat(pic1.m_pic, pic2.m_pic);
}
}
void CPicture::Frame()
{
m_pic = new CPic_Frame(m_pic);
}
bool CPicture::UnFrame()
{
CRefPtr<CPic_Base> p = m_pic->GetUnFrame();
if(!p.IsNull())
{
m_pic = p;
}
return !p.IsNull();
}
std::ostream& operator << (std::ostream& os, const CPicture& pic)
{
pic.m_pic->Print(os);
return os;
}
下面是我們使用這個(gè)類的代碼：
char* init1[] = {"Paris", "in the", "Spring"};
char* init2[] = {"Hello world", "every", "thing", "is", "OK!"};
int main(int argc, char* argv[])
{
CPicture p1(init1, 3);
CPicture p2(init2, 5);
//
std::cout << p1;
cout <<endl << endl;
//
std::cout << p2;
cout <<endl << endl;
//
p2.Frame();
cout << p2;
cout <<endl << endl;
//
p1.Frame();
p1.Frame();
cout << p1;
cout <<endl << endl;
//
CPicture pHorCat(p1, p2, false);
cout << pHorCat;
cout <<endl << endl;
//
CPicture pVerCat(p1, pHorCat, true);
cout << pVerCat;
cout <<endl << endl;
//
pVerCat.Frame();
cout << pVerCat;
cout <<endl << endl;
//
pVerCat.Frame();
cout << pVerCat;
cout <<endl << endl;
//
pVerCat.UnFrame();
pVerCat.UnFrame();
cout << pVerCat;
cout <<endl << endl;
system("pause");
return 0;
}
可以看到使用起來非常方便和友好，運(yùn)行截圖：
可以看到使用第二種實(shí)現(xiàn)我們只存儲(chǔ)了一份字符串圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)有保留了圖像的層次和結(jié)構(gòu)屬性，實(shí)現(xiàn)時(shí)包含了很多設(shè)計(jì)模式，比如Template, Decorate, Composite, Facade等，簡(jiǎn)單而高效。
最后我們對(duì)這2種實(shí)現(xiàn)方式作下比較：
方法1的優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)完整，修改一個(gè)對(duì)象時(shí)不會(huì)影響其他對(duì)象，因?yàn)槊總€(gè)對(duì)象都是數(shù)據(jù)的單獨(dú)拷貝。劣勢(shì)是低效，不能體現(xiàn)對(duì)象的結(jié)構(gòu)屬性，我們不知道這個(gè)對(duì)象是加邊框的對(duì)象還是上下合成的對(duì)象。
方法2的優(yōu)勢(shì)是高效，數(shù)據(jù)共享，同時(shí)有保留有對(duì)象的結(jié)構(gòu)屬性。劣勢(shì)是修改一個(gè)對(duì)像時(shí)會(huì)影響其他的對(duì)象，因?yàn)樗麄兛赡苁枪蚕硗粋€(gè)對(duì)象。實(shí)際上，對(duì)于基于引用計(jì)數(shù)的共享對(duì)象，還有一種叫做Write Copy（寫入時(shí)拷貝）的技術(shù)，就是如果你要修改一個(gè)對(duì)象，就自己拷貝一份。同時(shí)引用計(jì)數(shù)技術(shù)還有一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)就是循環(huán)引用，比如A引用了B，B也引用了A，這2個(gè)對(duì)象就永遠(yuǎn)沒法釋放了，這也是要謹(jǐn)慎的。
上面完美的解決了我們UnFrame(去邊框)的問題，我們正對(duì)我們使用基于引用計(jì)數(shù)的技術(shù)來完美的構(gòu)造字符串圖像類層次而洋洋得意，但是好景不長(zhǎng)。
一個(gè)星期后，客戶又找到你提了他的新需求，他想讓你的CPicuture類增加一個(gè)功能，能返回一個(gè)XML格式的字符串來告訴他該對(duì)象的構(gòu)造過程。
比如
+-------+
|Paris |
|in the |
|Spring |
+-------+
返回的XML串是
< CPic_Frame >
<CPic_String> Paris in the Spring </CPic_String>
</ CPic_Frame >
+-------+Paris
|Paris |in the
|in the |Spring
|Spring |
+-------+
返回的XML串是:
< CPic_HCat >
< CPic_Frame >
<CPic_String> Paris in the Spring </CPic_String>
</ CPic_Frame >
<CPic_String> Paris in the Spring </CPic_String>
</ CPic_HCat >
+-------+Paris
|Paris |in the
|in the |Spring
|Spring |
+-------+
Paris
in the
Spring
返回的XML串是:
<CPic_VCat>
< CPic_HCat >
< CPic_Frame >
<CPic_String> Paris in the Spring </CPic_String>
</ CPic_Frame >
<CPic_String> Paris in the Spring </CPic_String>
</ CPic_HCat >
<CPic_String> Paris in the Spring </CPic_String>
</CPic_VCat>
你不禁抱怨道，該死的客戶，上次已經(jīng)因?yàn)橐С諹nFrame功能而讓我改變了最初的設(shè)計(jì)，如果沒有客戶的新需求，開發(fā)該是一件多么美好的事情。
但是抱怨歸抱怨，客戶就是上帝，你還是只能硬這頭皮把事情做完。
那現(xiàn)在讓我們來考慮如果實(shí)現(xiàn)這一功能。
一開始想到的當(dāng)然是在我們的CPic_Base基類中增加一個(gè)接口，比如
String GetStructXMLString();
但是面向?qū)ο竦脑O(shè)計(jì)原則告訴我們，接口不該隨便改動(dòng)，實(shí)際上次CPic_Base里為UnFrame而增加的CRefPtr<CPic_Base> GetUnFrame()接口已經(jīng)讓你覺得很不爽，感覺這個(gè)接口和我們的圖像對(duì)象沒有直接關(guān)系。
那么我們是否考慮可以重構(gòu)CPic_Base接口，讓它能以插件的形式實(shí)現(xiàn)各種功能，也就是說我們的類層次這里是固定的，但是方法卻可以一直增加而不影響原有的代碼。
這時(shí)我們想到了Visitor模式，它基本上是為我們這類需求而量身定做的。
對(duì)于Visitor模式的架構(gòu)，基本上是固定的，定義個(gè)IPic_Visitor
class IPic_Visitor
{
public:
virtual void VisitPicString(CPic_String& pic) {};
virtual void VisitPicFrame(CPic_Frame& pic) {} ;
virtual void VisitPicVCat(CPic_VCat& pic) {};
virtual void VisitPicHCat(CPic_HCat& pic) {};
virtual ~IPic_Visitor() {}
};
在我們的CPic_Base基類里增加一個(gè)Accept接口virtual void Accept(IPic_Visitor& visitor) = 0;
這樣圖像對(duì)象就可以讓各種類型的Visitor訪問了，各個(gè)圖像類的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單:
void CPic_String::Accept(IPic_Visitor& visitor)
{
visitor.VisitPicString(*this);
}
void CPic_Frame::Accept(IPic_Visitor& visitor)
{
visitor.VisitPicFrame(*this);
}
void CPic_VCat::Accept(IPic_Visitor& visitor)
{
visitor.VisitPicVCat(*this);
}
void CPic_HCat::Accept(IPic_Visitor& visitor)
{
visitor.VisitPicHCat(*this);
}
好了，現(xiàn)在我們用一個(gè)新Visitor來改寫我們?cè)瓉淼腢nFrame功能，
class CUnFrameVisitor: public IPic_Visitor
{
public:
virtual void VisitPicFrame(CPic_Frame& pic);
public:
CRefPtr<CPic_Base> GetUnFrameResult();
protected:
CRefPtr<CPic_Base> m_picRet;
};
因?yàn)閂isitor方法都是沒有返回值，參數(shù)也是固定的，所以一般都是通過在Visitor里保存成員變量和返回接口來實(shí)現(xiàn)返回值的。
這樣實(shí)現(xiàn)就很簡(jiǎn)單了：
void CUnFrameVisitor::VisitPicFrame(CPic_Frame& pic)
{
m_picRet = pic.m_pic;
}
CRefPtr<CPic_Base> CUnFrameVisitor::GetUnFrameResult()
{
return m_picRet;
}
可以看到只有訪問 CPic_Frame才有非空的返回值；其他都是用默認(rèn)的空方法，最終返回的也就空對(duì)象。
這樣我們?cè)谧罱K暴露的CPicture里實(shí)現(xiàn)UnFrame也就很簡(jiǎn)單了：
bool CPicture::UnFrame()
{
CUnFrameVisitor vistor;
m_pic->Accept(vistor);
CRefPtr<CPic_Base> pRet = vistor.GetUnFrameResult();
if(!pRet.IsNull())
{
m_pic = pRet;
}
return !pRet.IsNull();
}
接下來我們考慮如何實(shí)現(xiàn)客戶的要求返回XML串的需求，實(shí)際上我們前面的Visitor模式已經(jīng)為我們準(zhǔn)備好了條件，我們只需要新增加一個(gè)Visitor
class CStructXMLVisitor: public IPic_Visitor
{
public:
virtual void VisitPicString(CPic_String& pic);
virtual void VisitPicFrame(CPic_Frame& pic);
virtual void VisitPicVCat(CPic_VCat& pic);
virtual void VisitPicHCat(CPic_HCat& pic);
public:
std::string GetStructXMLString() { return m_strStructXML;}
protected:
std::string m_strStructXML;
};
實(shí)現(xiàn)也不復(fù)雜：
void CStructXMLVisitor::VisitPicString(CPic_String& pic)
{
m_strStructXML = "<CPic_String>";
int nHeight = pic.GetHeight();
for(int i=0;i<nHeight; ++i)
{
m_strStructXML += pic.GetLineData(i);
}
m_strStructXML += "</CPic_String>";
}
void CStructXMLVisitor::VisitPicFrame(CPic_Frame& pic)
{
CStructXMLVisitor v;
pic.m_pic->Accept(v);
m_strStructXML = "<CPic_Frame>";
m_strStructXML += v.GetStructXMLString();
m_strStructXML += "</CPic_Frame>";
}
void CStructXMLVisitor::VisitPicVCat(CPic_VCat& pic)
{
m_strStructXML = "<CPic_VCat>";
CStructXMLVisitor v1;
pic.m_pic1->Accept(v1);
m_strStructXML += v1.GetStructXMLString();
CStructXMLVisitor v2;
pic.m_pic2->Accept(v2);
m_strStructXML += v2.GetStructXMLString();
m_strStructXML += "</CPic_VCat>";
}
void CStructXMLVisitor::VisitPicHCat(CPic_HCat& pic)
{
m_strStructXML = "<CPic_HCat>";
CStructXMLVisitor v1;
pic.m_pic1->Accept(v1);
m_strStructXML += v1.GetStructXMLString();
CStructXMLVisitor v2;
pic.m_pic2->Accept(v2);
m_strStructXML += v2.GetStructXMLString();
m_strStructXML += "</CPic_HCat>";
}
然后我們?cè)谖覀兊腃Picture界面里增加一個(gè)GetStructXMLString方法，實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單：
std::string CPicture::GetStructXMLString()
{
CStructXMLVisitor v;
m_pic->Accept(v);
return v.GetStructXMLString();
}
可以看到，改用新的設(shè)計(jì)之后，以后我們?cè)儆惺裁葱滦枨螅灰苯釉黾右粋€(gè)Visitor就好了, 所以說設(shè)計(jì)不是一層不變的，要根據(jù)需求不停的重構(gòu)。
最后貼一下類圖，外部只要和CPicture打交道就可以了: