C++ 设计模式之桥接模式-编程知识

【声明】本题目来源于卡码网（题目页面 (kamacoder.com)）

【提示：如果不想看文字介绍，可以直接跳转到C++编码部分】

【简介】什么是桥接模式

桥接模式（Bridge Pattern）是⼀种结构型设计模式，它的UML图很像⼀座桥，它通过将【抽象部分】与【实现部分】分离，使它们可以独⽴变化，从⽽达到降低系统耦合度的⽬的。桥接模式的主要⽬的是通过组合建⽴两个类之间的联系，⽽不是继承的⽅式。
举个简单的例⼦，图形编辑器中，每⼀种图形都需要蓝⾊、红⾊、⻩⾊不同的颜⾊，如果不使⽤桥接模式，可能需要为每⼀种图形类型和每⼀种颜⾊都创建⼀个具体的⼦类，⽽使⽤桥接模式可以将图形和颜⾊两个维度分离，两个维度都可以独⽴进⾏变化和扩展，如果要新增其他颜⾊，只需添加新的 Color ⼦类，不影响图形类；反之亦然。

【基本结构】

桥接模式的基本结构分为以下⼏个⻆⾊：

抽象Abstraction ：⼀般是抽象类，定义抽象部分的接⼝，维护⼀个对【实现】的引⽤。
修正抽象RefinedAbstaction ：对抽象接⼝进⾏扩展，通常对抽象化的不同维度进⾏变化或定制。
实现Implementor ：定义实现部分的接⼝，提供具体的实现。这个接⼝通常是抽象化接⼝的实现。
具体实现ConcreteImplementor ：实现实现化接⼝的具体类。这些类负责实现实现化接⼝定义的具体操作。

再举个例⼦，遥控器就是抽象接⼝，它具有开关电视的功能，修正抽象就是遥控器的实例，对遥控器的功能进⾏实现和扩展，⽽电视就是实现接⼝，具体品牌的电视机是具体实现，遥控器中包含⼀个对电视接⼝的引⽤，通过这种⽅式，遥控器和电视的实现被分离，我们可以创建多个遥控器，每个遥控器控制⼀个品牌的电视机，它们之间独⽴操作，不受电视品牌的影响，可以独⽴变化。

【简易实现】

下⾯是实现桥接模式的基本步骤：（以Java代码作以说明）

1. 创建实现接口

interface Implementation {void operationImpl();
}

2. 创建具体实现类：实际提供服务的对象

class ConcreteImplementationA implements Implementation {@Overridepublic void operationImpl() {// 具体实现A}
}
class ConcreteImplementationB implements Implementation {@Overridepublic void operationImpl() {// 具体实现B}
}

3. 创建抽象接⼝：包含⼀个对实现化接⼝的引⽤。

public abstract class Abstraction {protected IImplementor mImplementor;public Abstraction(IImplementor implementor) {this.mImplementor = implementor;} public void operation() {this.mImplementor.operationImpl();}
}

4. 实现抽象接⼝，创建RefinedAbstaction 类

class RefinedAbstraction implements Abstraction {private Implementation implementation;public RefinedAbstraction(Implementation implementation) {this.implementation = implementation;}@Overridepublic void operation() {// 委托给实现部分的具体类implementation.operationImpl();}
}

5. 客户端使⽤

// 客户端代码
public class Main {public static void main(String[] args) {// 创建具体实现化对象Implementation implementationA = new ConcreteImplementationA();Implementation implementationB = new ConcreteImplementationB();// 使⽤扩充抽象化对象，将实现化对象传递进去Abstraction abstractionA = new RefinedAbstraction(implementationA);Abstraction abstractionB = new RefinedAbstraction(implementationB);// 调⽤抽象化的操作abstractionA.operation();abstractionB.operation();}
}

【使用场景】

桥接模式在⽇常开发中使⽤的并不是特别多，通常在以下情况下使⽤：

当⼀个类存在两个独⽴变化的维度，⽽且这两个维度都需要进⾏扩展时，使⽤桥接模式可以使它们独⽴变化，减少耦合。
不希望使⽤继承，或继承导致类爆炸性增⻓

总体⽽⾔，桥接模式适⽤于那些有多个独⽴变化维度、需要灵活扩展的系统。

【编码部分】

1. 题目描述

小明家有一个万能遥控器，能够支持多个品牌的电视。每个电视可以执行开机、关机和切换频道的操作，请你使用桥接模式模拟这个操作。

2. 输入描述

第一行是一个整数 N（1 <= N <= 100），表示后面有 N 行输入。接下来的 N 行，每行包含两个数字。第一个数字表示创建某个品牌的遥控和电视，第二个数字表示执行的操作。其中，0 表示创建 Sony 品牌的电视，1 表示创建 TCL 品牌的遥控和电视；2 表示开启电视、3表示关闭电视，4表示切换频道。

3. 输出描述

对于每个操作，输出相应的执行结果。

4. C++编码实例

/**
* @version Copyright (c) 2024 NCDC, Servo。 Unpublished - All rights reserved
* @file BridgeMode.hpp
* @brief 桥接模式
* @autor 写代码的小恐龙er
* @date 2024/01/11
*/#include <iostream>
#include <string>using namespace std;// 前置声明
// 实现化接口
class TV;
// ======== 第一个维度的扩充 ========// 具体实现类1 -- Sony Tv
class SonyTv;
// 具体实现类2 -- TCL Tv
class TclTv;// ----------------------------------// 抽象化接口
class RemoteControl;
// ======== 第二个维度的扩充 ========// 实现抽象化接口 -- 开机
class TurnOn;
// 实现抽象化接口 -- 关机
class TurnOff;
// 实现抽象化接口 -- 切换频道
class SwitchChannel;// 实现化接口
class TV
{// 接口函数
public:virtual void TurnOnTV() = 0;virtual void TurnOffTV() = 0;virtual void SwitchTVChannel() = 0;
};// 具体实现类1 -- Sony Tv
class SonyTv : public TV
{public:// 重载接口函数void TurnOnTV(){std::cout << "Sony TV is ON" << endl;}void TurnOffTV(){std::cout << "Sony TV is OFF" << endl;}void SwitchTVChannel(){std::cout << "Switching Sony TV channel" << endl;}
};// 具体实现类2 -- TCL Tv
class TclTv : public TV
{
public:// 重载接口函数void TurnOnTV(){std::cout << "TCL TV is ON" << endl;}void TurnOffTV(){std::cout << "TCL TV is OFF" << endl;}void SwitchTVChannel(){std::cout << "Switching TCL TV channel" << endl;}
};// 抽象化接口
class RemoteControl
{
// 抽象化接口类持有实现化接口类的实例
protected:TV *_tv;public:// 重载构造函数RemoteControl(){}RemoteControl(TV *tv){this->_tv = tv;}// 提供抽象类接口函数virtual void OperationMode() = 0;
};// 实现抽象化接口 -- 开机
class TurnOn : public RemoteControl
{
private:// 实现抽象接口类持有实现化接口类的实例TV *_tv;public:// 重载构造函数 以便后续调用能传入抽象类TurnOn(TV *tv){this->_tv = tv;}// 重载抽象类接口函数void OperationMode() override {this->_tv->TurnOnTV();}};
// 实现抽象化接口 -- 关机
class TurnOff : public RemoteControl
{
private:// 实现抽象接口类持有实现化接口类的实例TV *_tv;public:// 重载构造函数 以便后续调用能传入抽象类TurnOff(TV *tv){this->_tv = tv;}// 重载抽象类接口函数void OperationMode() override {this->_tv->TurnOffTV();}
};// 实现抽象化接口 -- 切换频道
class SwitchChannel : public RemoteControl
{
private:// 实现抽象接口类持有实现化接口类的实例TV *_tv;public:// 重载构造函数 以便后续调用能传入抽象类SwitchChannel(TV *tv){this->_tv = tv;}// 重载抽象类接口函数void OperationMode() override {this->_tv->SwitchTVChannel();}    };int main()
{// 执行操作的数量int operationNum = 0;// 输入std::cin >> operationNum;// 创建实现化接口TV *tv = nullptr;RemoteControl *control = nullptr;// 遍历输入for(int i = 0; i < operationNum; i++){// 电视机类型int tvType = -1;// 遥控器操作类型int controlType = -1;// 输入std:: cin >> tvType >> controlType;// 电视机类型if(!tvType){tv = new SonyTv();}else if(tvType == 1){tv = new TclTv();}else tv = nullptr;// 若输入指令错误则直接返回if(tv == nullptr) return 0;// 遥控器操作类型if(controlType == 2){control = new TurnOn(tv);}else if(controlType == 3){control = new TurnOff(tv);}else if(controlType == 4){control = new SwitchChannel(tv);}else control = nullptr;// 若输入指令错误则直接返回if(control == nullptr) return 0;// 执行操作control->OperationMode();}delete tv;tv = nullptr;delete control;control = nullptr;return 0;
}

......

To be continued.