C++如何实现一个组合模式_C++设计模式之将对象组合成树形结构

尼克 2025-12-15 00:00:00 次阅读

组合模式通过统一接口处理整体与部分关系，使用抽象基类定义add、remove和display方法，叶子节点直接实现，容器节点维护子节点列表并递归调用。示例中总公司（Composite）包含分公司（Composite），分公司下挂员工（Leaf），形成树形结构，客户端无需区分单个或组合对象，实现透明操作。

组合模式（Composite Pattern）用来将对象组织成树形结构，表示“整体-部分”关系。它让客户端可以统一处理单个对象和组合对象。在C++中，通过抽象基类、父节点持有子节点的容器来实现。

定义组件接口

所有对象，无论是叶子还是复合节点，都应继承自同一个基类。这个基类提供统一的操作接口，比如 add、remove 和 display。

使用纯虚函数确保派生类必须实现对应方法
父类指针可以指向叶子或容器，实现多态调用

class Component {
public:
    virtual ~Component() = default;
    virtual void add(Component* c) {}
    virtual void remove(Component* c) {}
    virtual void display(int depth) const = 0;
};

实现叶子节点和容器节点

叶子节点不包含子节点，因此 add 和 remove 不做任何操作。容器节点维护一个子节点列表，并在 display 时递归调用子节点。

class Leaf : public Component {
    std::string name;
public:
    explicit Leaf(const std::string& n) : name(n) {}

    void display(int depth) const override {
        std::cout << std::string(depth, '-') << " " << name << std::endl;
    }
};

class Composite : public Component {
    std::string name;
    std::vector children;
public:
    explicit Composite(const std::string& n) : name(n) {}

    void add(Component* c) override {
        children.push_back(c);
    }

    void remove(Component* c) override {
        children.erase(
            std::remove(children.begin(), children.end(), c),
            children.end()
        );
    }

    void display(int depth) const override {
        std::cout << std::string(depth, '-') << " " << name << std::endl;
        for (const auto& child : children) {
            child->display(depth + 2);
        }
    }
};

使用示例

构建一个公司部门结构：总公司下设多个分公司，分公司下有具体员工（叶子）。

int main() {
    Composite root("总公司");
    Leaf emp1("财务人员");
    Leaf emp2("技术人员");

    Composite subBranch("上海分公司");
    subBranch.add(&emp1);
    subBranch.add(&emp2);

    root.add(&subBranch);
    root.display(0);  // 输出层级结构
    return 0;
}

输出：