C++中的享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）

实际应用

文字编辑器中的字符

修仙游戏中的地图瓦片

图形编辑器中的图形对象

总结

享元模式（Flyweight Pattern）

享元模式是一种结构型设计模式，用于减少对象的内存使用和提高性能。该模式通过共享相似对象之间的公共部分来最小化内存使用。这些公共部分称为享元（Flyweight），而不同的部分称为非共享部分。

实际应用

文字编辑器中的字符

假设正在开发一个文字编辑器，这就可以使用享元模式来共享文本中重复出现的字符，减少内存使用。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <memory>// 享元类：字符
class Character {
private:char symbol;// 非共享状态可以作为外部状态int fontSize;
public:Character(char symbol, int fontSize) : symbol(symbol), fontSize(fontSize) {}void display(int position) const {std::cout << "Character '" << symbol << "' displayed at position " << position<< " with font size " << fontSize << "\n";}
};// 享元工厂类
class CharacterFactory {
private:std::unordered_map<char, std::shared_ptr<Character>> characters;
public:std::shared_ptr<Character> getCharacter(char symbol, int fontSize) {if (characters.find(symbol) == characters.end()) {characters[symbol] = std::make_shared<Character>(symbol, fontSize);}return characters[symbol];}
};int main() {CharacterFactory characterFactory;// 使用享元工厂创建并共享字符auto char1 = characterFactory.getCharacter('A', 12);auto char2 = characterFactory.getCharacter('B', 12);auto char3 = characterFactory.getCharacter('A', 14);auto char4 = characterFactory.getCharacter('B', 12);char1->display(1);char2->display(2);char3->display(3);char4->display(4);return 0;
}

修仙游戏中的地图瓦片

假设游戏中有许多地图瓦片，这就可以使用享元模式来共享相同类型的地图瓦片。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <memory>// 享元类：地图瓦片
class MapTile {
private:int type;// 非共享状态可以作为外部状态int x, y;
public:MapTile(int type, int x, int y) : type(type), x(x), y(y) {}void draw() const {std::cout << "Drawing map tile of type " << type << " at position (" << x << ", " << y << ")\n";}
};// 享元工厂类
class MapTileFactory {
private:std::unordered_map<int, std::shared_ptr<MapTile>> mapTiles;
public:std::shared_ptr<MapTile> getMapTile(int type, int x, int y) {int key = type * 10000 + x * 100 + y;if (mapTiles.find(key) == mapTiles.end()) {mapTiles[key] = std::make_shared<MapTile>(type, x, y);}return mapTiles[key];}
};int main() {MapTileFactory mapTileFactory;// 使用享元工厂创建并共享地图瓦片auto tile1 = mapTileFactory.getMapTile(1, 0, 0);auto tile2 = mapTileFactory.getMapTile(2, 1, 0);auto tile3 = mapTileFactory.getMapTile(1, 0, 0);auto tile4 = mapTileFactory.getMapTile(2, 1, 0);tile1->draw();tile2->draw();tile3->draw();tile4->draw();return 0;
}

图形编辑器中的图形对象

假设正在开发一个图形编辑器，编辑器中有许多图形对象。这时候就可以使用享元模式来共享相同类型的图形对象。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <memory>// 享元类：图形对象
class Shape {
protected:std::string type;// 非共享状态可以作为外部状态int x, y;
public:Shape(const std::string& type, int x, int y) : type(type), x(x), y(y) {}virtual void draw() const = 0;
};// 具体享元类：圆形
class Circle : public Shape {
public:Circle(int x, int y) : Shape("Circle", x, y) {}void draw() const override {std::cout << "Drawing " << type << " at position (" << x << ", " << y << ")\n";}
};// 享元工厂类
class ShapeFactory {
private:std::unordered_map<std::string, std::shared_ptr<Shape>> shapes;
public:std::shared_ptr<Shape> getShape(const std::string& type, int x, int y) {if (shapes.find(type) == shapes.end()) {if (type == "Circle") {shapes[type] = std::make_shared<Circle>(x, y);} // 可以添加更多类型的图形对象}return shapes[type];}
};int main() {ShapeFactory shapeFactory;// 使用享元工厂创建并共享图形对象auto circle1 = shapeFactory.getShape("Circle", 0, 0);auto circle2 = shapeFactory.getShape("Circle", 1, 1);auto circle3 = shapeFactory.getShape("Circle", 0, 0);auto circle4 = shapeFactory.getShape("Circle", 1, 1);circle1->draw();circle2->draw();circle3->draw();circle4->draw();return 0;
}