菜鸟教程连接https://www.runoob.com/design-pattern/prototype-pattern.html

《大话设计模式》的UML类图入下 :

菜鸟教程的UML类图如下：

解决的问题 :

• 在运行期间建立和删除原型
• 逃避构造函数的约束

1. 接口类ICloneable.hpp里要有clone()函数

   #ifndef _ICLONEABLE_H 
   #define _ICLONEABLE_H 
   
   #include <stdlib.h> 
   #include "MajiaoObject.hpp" 
    
   class ICloneable : public MajiaoObject { 
       public :  
           ICloneable() {  } 
           ~ICloneable() {  } 
           
           // 纯虚函数
           virtual ICloneable* clone() = 0;
   		
       	// 一个简单拷贝，浅拷贝
           virtual ICloneable* clone(int objSize) {
               char* objClone = (char*) malloc(objSize);
               memcpy(objClone, this, objSize);
               return (ICloneable*) objClone;
           }
   }; 
   #endif	// _ICLONEABLE_H
   

2. 图形类Shape要实现ICloneable的函数

   #ifndef _SHAPE_H 
   #define _SHAPE_H 
   #include "ICloneable.hpp" 
    
   class Shape : public ICloneable { 
       public :  
           int color;
           int w, h;
           Shape() {  } 
           ~Shape() {  } 
   		
       	// 重写父类的clone函数
           virtual ICloneable* clone() override {
               Shape* objClone = new Shape();
               *objClone = *this;
               return objClone;
           }
   
           virtual double calcArea() {
               return w * h;
           }
   }; 
   #endif	// _SHAPE_H
   

3. 图形的子类Circle，Rect和Oval都要重写父类的clone()

   • 没有新的成员变量，可以用父类的clone()

     #ifndef _RECT_H 
     #define _RECT_H 
      
     #include "Shape.hpp" 
     
     // Rect没有重写clone，因为没有新的成员变量，可以直接用父类的clone
     class Rect : public Shape { 
         public :  
             Rect() {  } 
             ~Rect() {  } 
     }; 
     #endif	// _RECT_H
     

   • 有新的成员变量，需要重写clone()

     #ifndef _OVAL_H 
     #define _OVAL_H 
     
     #include <math.h> 
     #include "Shape.hpp" 
      
     // 椭圆
     class Oval : public Shape { 
         public :  
     
             double a, b, c;
     
             // 焦点，在x轴上，在y轴上
             enum FOCUS { FOCUS_X, FOCUS_Y };
     
             Oval() {  } 
             ~Oval() {  } 
     		
         	// 有新成员a,b,c，要重写拷贝
             virtual ICloneable* clone() override {
                 // Oval* objClone = new Oval();
                 // *objClone = *this;
                 // return (ICloneable*)(objClone);
                 return ICloneable::clone(sizeof(Oval));
             }
     
             virtual double calcArea() {
                 // S = PI * A * B
                 return acos(-1) * a * b;
             }
     }; 
     #endif	// _CIRCLE_H
     

   • 当有成员变量是指针时，要深拷贝，书上重载了构造函数，在构造的时候clone

     #ifndef _CIRCLE_H 
     #define _CIRCLE_H 
     
     #include "Oval.hpp" 
     
     // 圆形是特殊的椭圆，使用装饰器（这里其实应该继承，用装饰器只是为了演示“有指针变量”的clone）
     class Circle : public Oval { 
         public :  
             Oval* oval;
             Circle() { }
     
             // 书上说，在构造里添加一个对 成员指针的clone即可
             Circle(Oval* oval) { 
                 this->oval = (Oval*) oval->clone();
             } 
             ~Circle() {  } 
     
             virtual ICloneable* clone() {
                 // 调用构造去克隆成员指针
                 Circle* objClone = new Circle(this->oval);
                 objClone->h = this->h;
                 objClone->w = this->w;
                 objClone->color = this->color;
                 return objClone;
             }
     }; 
     #endif	// _CIRCLE_H
     

4. 在调用方就直接xxx->clone()即可

   signed main() {
       Shape* shape = new Rect(),
              *oval = new Oval();
       Circle *circle = new Circle(new Oval()); 
       circle->oval->a = 999;
       shape->color = 0xff;
       circle->color = 0x77;
       // 两种clone方式
       ICloneable *rectColone = shape->clone(), 
       			//成员变量浅拷贝，成员变量是指针类型时要小心
                  *rectClone2 = shape->
                      ICloneable::clone(int(sizeof(Shape))), 
                  *overClone = oval->clone(),
                  // "成员变量是指针" 的深拷贝clone方式
                  *circleClone = circle->clone();
   
       cout << shape->color << endl;
       cout << ((Shape*)rectColone)->color << endl;
       cout << ((Shape*)rectClone2)->color << endl;
       cout << ((Shape*)circleClone)->color << "  " << ((Circle*)circleClone)->oval->a << endl;
       return 0;
   }
   
   

5. TODO，使用宏来实现clone()函数