设计模式-适配器-C++

一、引言

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，旨在通过创建一个适配器，允许双方接口不兼容的类协同工作。适配器模式允许将一个类的接口转换为客户期望的另一种接口，从而解决接口不兼容的问题。

二、使用场景

1. 接口不兼容：当两个存在不同接口的系统需要进行互操作时，适配器模式可以转换它们的接口，使得它们能够正常沟通。

2. 复用现存组件：在需要复用某些现有组件或类，而这些组件或类的接口与新项目的需求不匹配时，可以利用适配器模式进行兼容和优化。

3. 使用第三方库：当集成第三方库，但且库的接口不符合自己的系统架构时，通过创建适配器可进行适当的接口调整。

4. 增加新功能：在需要保留以前功能和接口的同时，添加某些新功能时，可以通过适配器进行扩展实现，而无需修改已有的代码。

三、模式分类

• 对象适配器：使用对象组合而非继承，通过引用源对象创建适配器，允许多种不同源码之间进行互操作。

• 类适配器：通过多重继承，使用源类的接口和目标接口两个父类来实现适配，但多重继承在某些编程语言中不被广泛支持。

四、优缺点

优点

• 提高灵活性：通过适配器可以实现接口之间的转换，提高系统的可扩展性，便于在不同上下文中灵活使用各种接口。
• 重用已存在的类：适配器能创建连接以利用已有类，而无需修改它们的代码，从而减少了重复实现和复杂性。
• 低耦合：使用适配器使得系统修改和维护更加简单，仅需要修改适配器而不影响其他系统部分。

缺点

• 增加系统复杂度：额外的适配器类可能导致系统结构和层次变复杂，影响项目的可理解性。
• 运行时开销：适配器模式在设备另一通彼类的接口时可能会导致额外函数调用的开销，影响性能。
• 不易追踪错误：多个适配器之间的额外层可能会掩盖错误的来源，使得调试时接入钻石问题。

五、代码示例

以下是一个简单的适配器模式的C++实现示例。

#include <iostream>

// 目标接口
class Target {
public:
    virtual void request() {
        std::cout << "Target: Default request." << std::endl;
    }
};

// 源类
class Adaptee {
public:
    void specificRequest() {
        std::cout << "Adaptee: Specific request." << std::endl;
    }
};

// 适配器类
class Adapter : public Target {
private:
    Adaptee* adaptee; // 包含源类的对象

public:
    Adapter(Adaptee* adaptee) : adaptee(adaptee) {}

    void request() override {
        std::cout << "Adapter: Transforming request to specific request." << std::endl;
        adaptee->specificRequest();
    }
};

int main() {
    Adaptee* adaptee = new Adaptee(); // 实例化源类对象
    Adapter* adapter = new Adapter(adaptee); // 创建适配器对象
    adapter->request(); // 通过适配器发起请求

    // 清理资源
    delete adaptee;
    delete adapter;

    return 0;
}

代码解析

1. Target：这是目标接口，定义了客户端期望调用的方法 request()。适配器类通过这个接口提供将要转换的功能。

2. Adaptee：这是源类的接口。适配器将该类的 specificRequest() 方法转换为目标接口的 request() 方法，以便目标类可以无缝调用。

3. Adapter：匹配该接口，实现了目标类接口并含有对源类的引用。在其 request() 方法中，先输出适配器处理的信息，然后调用源类的 specificRequest() 方法。

4. main()：在主函数中，创建了源类和适配器的实例，使用适配器进行请求，并演示了适配器是如何将对目标接口的调用传递给源类接口的。

六、模式总结

适配器模式 är 用于连接不兼容接口或类的继承结构，适用于处理复杂系统之间的互动和交互需求，降低系统耦合度。通过适配器模式，可以简单、易用的把现有类整合成新的应用，以最大程度上利用现有资源。同时也存在提高系统复杂度和可能导致性能损失等问题，因此需要在设计（需要测试专注）时谨慎运用，确保使用适配器的正确、必要。同时，适配器模式在代码复用、特定场景的构建中有广泛应用。