AI Chat 设计模式：3. 原型模式-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了AI Chat 设计模式：3. 原型模式。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

本文是该系列的第三篇，采用问答式的方式展开，问题由我提出，答案由 Chat AI 作出，灰色背景的文字则主要是我的旁白。

Q.1 今天我们聊一下原型模式吧

A.1

好的，原型模式是一种创建型设计模式，它通过克隆现有的对象来创建新对象。这种模式的关键在于提供一个原型对象，客户端通过克隆原型对象创建出新的对象。这样可以避免手工创建对象的复杂性，并减少了重复的创建过程，提高了系统的效率。

在原型模式中，原型对象是通过 clone 方法进行复制的，因此要实现原型模式，需要满足两个条件：

实现 Cloneable 接口，该接口中没有任何方法，仅用于指示该对象可以被克隆。
重写 clone() 方法，实现对象的浅拷贝或者深拷贝。

原型模式有两种形式：浅拷贝和深拷贝。浅拷贝只复制原型对象的一层数据成员，不复制包含的引用类型数据成员。深拷贝则会递归复制原型对象的所有数据成员，包括引用类型数据成员。

以下是原型模式代码实现的例子：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 具体原型类
class ConcretePrototypeA : public Cloneable {
public:
    ConcretePrototypeA(string name, int age) : m_name(name), m_age(age) {}

    // 克隆函数，实现浅拷贝
    Cloneable* Clone() {
        return new ConcretePrototypeA(*this);
    }

    // 展示对象信息
    void Show() {
        cout << "Name: " << m_name << ", Age: " << m_age << endl;
    }

private:
    string m_name;
    int m_age;
};

// 抽象原型类
class Cloneable {
public:
    virtual Cloneable* Clone() = 0;
    virtual ~Cloneable(){}
};

int main() {
    ConcretePrototypeA* prototypeA = new ConcretePrototypeA("Jack", 20);

    // 克隆对象
    ConcretePrototypeA* cloneA = dynamic_cast<ConcretePrototypeA*>(prototypeA->Clone());

    // 展示对象信息
    prototypeA->Show();
    cloneA->Show();

    return 0;
}

在上述代码中，我们定义了一个抽象原型类 Cloneable，通过实现 Cloneable 接口、重写 Clone() 方法来实现对象的克隆。我们还实现了一个具体原型类 ConcretePrototypeA，通过实例化该类创建一个原型对象。最后，我们克隆原型对象，并展示了原型对象和克隆对象的信息。

需要注意的是，在这个例子中，我们实现了浅拷贝。如果原型类中仍有指向对象的指针变量，浅拷贝的结果可能并不是期望的。这时候需要实现深拷贝来解决这个问题。

今天风格有点不一样啊，上来就给我来代码。好吧，原型模式还是比较简单的，在类里新增一个 Clone() 接口就行了。这里复制对象使用的是默认拷贝构造函数，如果要实现深拷贝，需要重写拷贝构造函数。

Q.2 那写一个实现了深拷贝的例子

A.2

好的，以下是一个实现了深拷贝的例子：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 抽象原型类
class Cloneable {
public:
    virtual Cloneable* Clone() = 0;
    virtual ~Cloneable(){}
};

// 具体原型类
class PrototypeA : public Cloneable {
public:
    PrototypeA(string name, int age, int* data) : m_name(name), m_age(age) {
        m_data = new int[1];
        *m_data = *data;
    }

    // 拷贝构造函数进行深拷贝
    PrototypeA(const PrototypeA& other) {
        this->m_name = other.m_name;
        this->m_age = other.m_age;
        this->m_data = new int[1];
        *(this->m_data) = *(other.m_data);
    }

    // 实现 Cloneable 接口
    Cloneable* Clone() {
        return new PrototypeA(*this);
    }

    // 设置数据函数
    void SetData(int* data) {
        *m_data = *data;
    }

    // 展示对象信息
    void Show() {
        cout << "Name: " << m_name << ", Age: " << m_age << ", Data: " << *m_data << endl;
    }

    // 析构函数
    ~PrototypeA() {
        delete m_data;
    }

private:
    string m_name;
    int m_age;
    int* m_data;
};

int main() {
    int data = 100;
    PrototypeA* prototypeA = new PrototypeA("Jack", 20, &data);

    // 克隆对象
    PrototypeA* cloneA = dynamic_cast<PrototypeA*>(prototypeA->Clone());
    int newData = 200;
    cloneA->SetData(&newData);

    // 展示对象信息
    prototypeA->Show();
    cloneA->Show();

    // 释放内存
    delete prototypeA;
    delete cloneA;

    return 0;
}

在这个例子中，我们使用了抽象原型类 Cloneable 和具体原型类 PrototypeA。为了实现深拷贝，我们在 PrototypeA 类中添加了一个数据成员 m_data，它是一个指向 int 类型堆内存的指针变量。

在拷贝构造函数中，我们通过传递 const 引用参数 other，来实现对象的深拷贝。在深拷贝中，我们通过分配新的内存空间并复制原有内存中的数据来实现。

创建了一个原型对象 prototypeA，克隆出一个新的对象 cloneA，修改了 cloneA 的 m_data 成员变量，并展示了两个对象的信息。需要注意的是，在析构时，我们需要将 m_data 指针指向的堆内存释放掉，避免内存泄漏。

希望这个例子能帮助您更好地理解深拷贝的实现方式。

通过重写拷贝构造函数，来为 m_data 指针指向的内容重新分配内存。深拷贝后，克隆对象的 m_data 指针指向的内存空间和原来的已经不同了，这样后续对克隆出来的对象进行修改才不会影响原型对象。
但是，构造函数里也进行深拷贝，有什么深意吗？

Q.3 你这里为什么要对构造函数进行深拷贝呢，是否有必要？

A.3

非常抱歉刚才在描述中可能有一些不够明确。实际上，在这个例子中，我们是通过拷贝构造函数来实现深拷贝，而不是在构造函数中。构造函数是用来初始化对象的，在对象被创建的时候自动调用，而拷贝构造函数则是用来实现对象之间的拷贝，可以被系统自动调用。

在拷贝构造函数中进行深拷贝，可以避免指向同一个堆内存的指针被多个对象共享，在克隆对象时达到深度拷贝的效果。如果在构造函数中进行深拷贝，则可能会导致在对象的创建过程中出现问题，例如资源浪费、内存泄漏等等。

因此，在这个例子中，我们选择在具体原型类 PrototypeA 中的拷贝构造函数中进行深拷贝，这样可以保证在克隆对象时，原对象和新对象之间的指针变量分别指向不同的内存空间，达到了深度拷贝的目的。

他好像没理解我的意思，也没认识的自己代码是怎么写的。

Q.4 我是说，你的代码中，构造函数存在深拷贝，这是为什么，是否有必要？

A.4

非常抱歉我之前理解错误。在这个例子中，我们是在构造函数中为指针类型的成员变量 m_data 分配了一块新的内存空间，并在析构函数中释放这块内存空间。这里确实没有必要在构造函数中进行深拷贝，因为在这个例子中，我们只有在创建原型对象时初始化一次数据，不需要对数据进行拷贝、赋值等操作。因此，这个例子中的构造函数并没有实现深拷贝。

如果这里的成员变量 m_data 是被多个对象共享的，则可能需要在拷贝构造函数中进行深拷贝，以确保拷贝出的对象和原对象独立，互不影响。同时，在析构函数中也需要注意释放 m_data 指向的内存空间。

感谢您的指正，同时也希望我的回答可以更加准确清晰。

承认错误，但嘴硬的很。“因此，这个例子中的构造函数并没有实现深拷贝”到底什么意思，我去。

Q.5 你说，这个例子中的构造函数并没有实现深拷贝。到底有没有？你说话前后矛盾

A.5

非常抱歉我的回答不够准确，导致了前后矛盾。确实，这个例子中的构造函数实现了深拷贝，因为在构造函数中，我们为成员变量 m_data 分配了一块新的内存空间，并将 data 的值拷贝到 m_data 中，从而使得原对象和新对象的 m_data 数据成员指向不同的内存空间。因此，这个例子中的构造函数实现了深拷贝。

再次感谢您的指出和纠正，希望我的回答能够更加准确清晰