高级C++ | 虚拟副本构造器

简介

虚拟副本（Virtual Proxy）是一种常见的设计模式，它用于延迟创建一个对象的实例，直到该对象被真正需要为止。这种设计模式使得应用程序能够更加高效地使用内存和处理器资源。虚拟副本通常是一种轻量级的对象，它能够代表一个较重的对象，直到该对象被真正需要为止。

虚拟副本构造器是一种常见的设计模式，它用于创建和管理虚拟副本。虚拟副本构造器不仅负责创建虚拟副本对象，还负责决定何时创建实际的对象，以及如何管理虚拟副本和真实对象之间的关系。

实现

UML图

下面是虚拟副本构造器的UML类图：

代码片段

下面是虚拟副本构造器的示例代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>

class ISubject {
public:
    virtual ~ISubject() {}
    virtual void request() = 0;
};

class RealSubject : public ISubject {
public:
    RealSubject(const std::string& name) : m_name(name) {}
    void request() {
        std::cout << "RealSubject::request [" << m_name << "]" << std::endl;
    }

private:
    std::string m_name;
};

class ProxySubject : public ISubject {
public:
    ProxySubject(const std::string& name) : m_name(name), m_realSubject(nullptr) {}
    ~ProxySubject() {
        if (m_realSubject != nullptr) {
            delete m_realSubject;
        }
    }

    void request() {
        if (m_realSubject == nullptr) {
            m_realSubject = new RealSubject(m_name);
        }
        m_realSubject->request();
    }

private:
    std::string m_name;
    RealSubject* m_realSubject;
};

class SubjectFactory {
public:
    ISubject* getSubject(const std::string& name) {
        if (m_subjects.find(name) == m_subjects.end()) {
            m_subjects[name] = new ProxySubject(name);
        }
        return m_subjects[name];
    }

    ~SubjectFactory() {
        for (auto& entry : m_subjects) {
            delete entry.second;
        }
    }

private:
    std::unordered_map<std::string, ISubject*> m_subjects;
};

int main() {
    SubjectFactory factory;
    ISubject* subject1 = factory.getSubject("Subject1");
    ISubject* subject2 = factory.getSubject("Subject2");
    ISubject* subject3 = factory.getSubject("Subject3");

    subject1->request();
    subject2->request();
    subject3->request();

    subject1->request();
    subject2->request();
    subject3->request();

    return 0;
}

解析

以上代码实现了虚拟副本构造器的一个简单示例。其中，RealSubject 是虚拟副本代表的真实对象，ProxySubject 是虚拟副本。SubjectFactory 是虚拟副本构造器。

在示例中，RealSubject 的构造过程是延迟执行的，因此需要 ProxySubject 作为虚拟副本。当客户端需要访问 RealSubject 时，ProxySubject 创建并初始化 RealSubject，然后代理客户端的请求，实现真实对象的懒加载。此后，所有访问真实对象的请求都将由 ProxySubject 直接代理处理。

效果

以上代码的输出为：

RealSubject::request [Subject1]
RealSubject::request [Subject2]
RealSubject::request [Subject3]
RealSubject::request [Subject1]
RealSubject::request [Subject2]
RealSubject::request [Subject3]

示例中，共创建了三个虚拟对象 ProxySubject，它们分别代表 RealSubject 的不同实例。在第一次请求到达之前，RealSubject 并未被创建，只有在第一次请求到达时才被创建。此后，所有请求都将由 ProxySubject 直接代理处理。