组合模式通过统一接口处理单个与组合对象，适用于树形结构场景；定义Component基类包含operation、add、remove等方法，其中Leaf实现operation而容器Composite管理子组件并转发操作。
在C++中，组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，适用于需要将对象组织成树形结构来表示“部分-整体”层次关系的场景。通过该模式，客户端可以统一处理单个对象和组合对象，无需区分它们。这种特性非常适合管理对象集合，比如图形界面控件、文件系统目录结构或游戏中的场景对象等。
定义组件接口
组合模式的核心是定义一个公共接口（或抽象基类），让叶子对象（个体）和复合对象（容器）都实现它。这样客户端可以通过统一接口操作所有对象。
通常这个接口包含添加、删除、获取子对象以及执行某种操作的方法。
示例：class Component {
public:
virtual ~Component() = default;
virtual void operation() const = 0;
virtual void add(Component* component) {}
virtual void remove(Component* component) {}
virtual Component* getChild(int index) { return nullptr; }
};
上面的
Component是抽象基类。
operation()是每个对象必须实现的行为，而添加、删除和获取子对象默认为空实现，因为叶子节点不需要这些功能。
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实现叶子与容器类
叶子类代表树的终端节点，不包含子对象；容器类则持有子组件列表，并将操作委托给它们。
叶子类实现：class Leaf : public Component {
public:
void operation() const override {
std::cout << "Leaf operation.\n";
}
};
容器类实现：
class Composite : public Component {
private:
std::vector children;
public:
void operation() const override {
std::cout << "Composite operation:\n";
for (const auto& child : children) {
child->operation();
}
}
void add(Component* component) override {
children.push_back(component);
}
void remove(Component* component) override {
children.erase(
std::remove(children.begin(), children.end(), component),
children.end()
);
}
Component* getChild(int index) override {
if (index >= 0 && index < children.size()) {
return children[index];
}
return nullptr;
}};
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容器类的
operation()
会递归调用其所有子对象的 operation()
，形成树状遍历行为。
使用组合结构管理对象集合
你可以创建嵌套的对象结构，并像操作单一对象一样调用其方法。
示例用法：int main() {
Leaf leaf1, leaf2;
Composite composite;
composite.add(&leaf1);
composite.add(&leaf2);
Composite root;
root.add(&composite);
root.operation(); // 触发整个树的操作
return 0;
}
输出结果：
Composite operation:
Leaf operation.
Leaf operation.
这里
root
是一个复合对象，包含另一个复合对象，后者又包含两个叶子。调用 root.operation()
自动递归执行所有子节点的操作。
注意事项与优化建议
- 内存管理：示例中使用裸指针，实际项目中推荐使用智能指针（如
std::unique_ptr
）避免内存泄漏。
- 接口清晰性：如果某些方法对叶子无意义（如 add/remove），也可以抛出异常或断言提示错误使用。
- 遍历时考虑性能：深层树结构可能引发大量函数调用，注意栈深度和效率。
- 可扩展性：可在基类加入路径查询、层级信息、事件通知等功能以增强实用性。
基本上就这些。组合模式让C++中对象集合的管理更自然、统一，特别适合构建具有层级关系的系统。只要定义好组件接口，就能灵活构建复杂的树形结构并统一处理。
