每次看到别人写出优雅的C++代码，我都在想他们是怎么做到的。后来发现设计模式就像编程界的"武功秘籍"，掌握了它们，你的代码也能变得既漂亮又实用。
设计模式的核心概念与分类
设计模式到底是什么？简单来说就是解决特定问题的模板方案。想象你在搭积木，设计模式就是那些经过验证的、最稳固的搭建方式。在C++中，这些模式被分为三大类：创建型、结构型和行为型。
创建型模式管对象怎么出生，结构型模式管对象怎么组合，行为型模式管对象怎么互动。就像盖房子，有的负责砖头怎么造，有的负责砖头怎么砌墙，有的负责房间之间怎么连通。GoF的23种经典模式就像23种不同的建筑蓝图，每种都有其适用场景。
C++语言特性在设计模式中的应用
C++的面向对象特性让设计模式实现起来特别顺手。多态性让策略模式变得简单，模板让工厂方法更灵活，智能指针让观察者模式更安全。现代C++的特性更是给设计模式注入了新活力。
C++11的移动语义让原型模式效率更高，lambda表达式简化了命令模式，type traits让抽象工厂更强大。RAII原则与单例模式简直是天生一对。有时候我在想，设计模式是不是就是为C++这种多范式语言量身定做的？
常见设计模式的C++实现示例
让我们看个简单的单例模式例子。以前我们得自己处理双重检查锁定，现在用C++11的magic static特性，几行代码就能搞定线程安全的单例：
`cpp
class Singleton {
public:
static Singleton& getInstance() {
static Singleton instance;
return instance;
}
// 删除拷贝构造和赋值
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:
Singleton() = default;
};
`
再看工厂方法模式，结合C++的模板和继承，可以写出既灵活又类型安全的代码。现代C++让很多经典模式实现起来更简洁、更安全、更高效。你会发现设计模式不是死板的教条，而是可以根据语言特性灵活运用的工具。
每次new一个对象时，你有没有想过这背后其实藏着大学问？创建型设计模式就是专门研究如何优雅地造对象的艺术。在C++里，这些模式就像不同的"造物主"，各有各的绝活。
单例模式（Singleton）的线程安全实现
单例模式可能是最容易被滥用也最容易被误解的模式了。它的核心思想很简单：确保一个类只有一个实例。但要在C++中实现一个真正线程安全的单例，可不是加个static变量那么简单。
现代C++给了我们更优雅的解决方案。还记得C++11引入的magic static吗？它让线程安全的单例实现变得出奇简单。编译器会在底层帮我们处理同步问题，而且保证初始化只发生一次。这种实现方式既避免了双重检查锁定的复杂性，又保证了性能。
`cpp
class Logger {
public:
static Logger& instance() {
static Logger logger;
return logger;
}
void log(const std::string& message) {
// 实现日志记录
}
private:
Logger() = default;
~Logger() = default;
Logger(const Logger&) = delete;
Logger& operator=(const Logger&) = delete;
};
`
工厂方法模式与抽象工厂模式
说到创建对象，工厂模式家族绝对是主力军。工厂方法模式像个手艺精湛的工匠，知道怎么造出特定类型的对象。而抽象工厂模式则像个工厂联盟，能生产一整套相关产品。
在C++中实现这些模式时，模板和虚函数是我们的好帮手。工厂方法通常通过虚函数来实现多态创建，而抽象工厂则定义了一组相关的创建接口。现代C++的智能指针让工厂返回的对象管理变得更安全。
`cpp
// 抽象工厂示例
class Button {
public:
virtual void render() = 0;
virtual ~Button() = default;
};
class WindowsButton : public Button { /.../ }; class MacButton : public Button { /.../ };
class GUIFactory { public:
virtual std::unique_ptr<Button> createButton() = 0;
virtual ~GUIFactory() = default;
};
class WindowsFactory : public GUIFactory { public:
std::unique_ptr<Button> createButton() override {
return std::make_unique<WindowsButton>();
}
};
`
建造者模式与原型模式
建造者模式就像乐高说明书，一步步指导你如何组装复杂对象。在C++中，我们可以通过流畅接口(fluent interface)让建造过程读起来像自然语言。这种模式特别适合那些有很多配置选项的类。
原型模式则像个克隆机器，让你能复制现有对象而不依赖具体类。C++的拷贝构造函数和clone方法可以帮我们实现这一点。结合现代C++的移动语义，原型模式在性能上也有了很大提升。
`cpp
// 建造者模式示例
class Pizza {
// ...披萨属性
public:
class Builder {
// ...建造步骤
public:
Builder& setSize(int size) { /*...*/ return *this; }
Builder& addTopping(const std::string& topping) { /*...*/ return *this; }
Pizza build() { return Pizza(*this); }
};
};
// 使用方式 Pizza myPizza = Pizza::Builder()
.setSize(12)
.addTopping("Mushrooms")
.addTopping("Pepperoni")
.build();
`
这些创建型模式就像C++程序员的工具箱，每种工具都有其适用场景。关键不是记住每种模式的实现细节，而是理解它们解决的问题。当你面对对象创建的难题时，这些模式自然会浮现在脑海中。
