实例讲解C++编程中对设计模式中的原型模式的使用
原型模式的实现完整代码示例（code）：原型模式的实现很简单，这里为了方便初学者的学习和参考，将给出完整的实现代码（所有代码采用 C++实现，并在 VC 6.0 下测试运行）。
代码片断 1：Prototype.h
//Prototype.h
#ifndef _PROTOTYPE_H_
#define _PROTOTYPE_H_
class Prototype{
public:
virtual ~Prototype();
virtual Prototype* Clone() const = 0;
protected:
Prototype();
private:
};
class ConcretePrototype:public Prototype{
public:
ConcretePrototype();
ConcretePrototype(const ConcretePrototype& cp);
~ConcretePrototype();
Prototype* Clone() const;
protected:
private:
};
#endif //~_PROTOTYPE_H_
代码片断 2：Prototype.cpp
//Prototype.cpp
#include "Prototype.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Prototype::Prototype(){
}
Prototype::~Prototype(){
}
Prototype* Prototype::Clone() const{
return 0;
}
ConcretePrototype::ConcretePrototype(){
}
ConcretePrototype::~ConcretePrototype(){
}
ConcretePrototype::ConcretePrototype(const ConcretePrototype& cp){
cout<<"ConcretePrototype copy ..."<<endl;
}
Prototype* ConcretePrototype::Clone() const{
return new ConcretePrototype(*this);
}
代码片断 3：main.cpp
//main.cpp
#include "Prototype.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[]){
Prototype* p = new ConcretePrototype();
Prototype* p1 = p->Clone();
return 0;
}
代码说明：原型模式的结构和实现都很简单，其关键就是（C++中）拷贝构造函数的实现方式，这也是 C++实现技术层面上的事情。由于在示例代码中不涉及到深层拷贝（主要指有指针、复合对象的情况），因此我们通过编译器提供的默认的拷贝构造函数（按位拷贝）的方式进行实现。说明的是这一切只是为了实现简单起见，也因为本文档的重点不在拷贝构造函数的实现技术，而在原型模式本身的思想。
另一个实例
我们再来看一个具体项目的例子：
namespace Prototype_DesignPattern
{
using System;
// Objects which are to work as prototypes must be based on classes which
// are derived from the abstract prototype class
abstract class AbstractPrototype
{
abstract public AbstractPrototype CloneYourself();
}
// This is a sample object
class MyPrototype : AbstractPrototype
{
override public AbstractPrototype CloneYourself()
{
return ((AbstractPrototype)MemberwiseClone());
}
// lots of other functions go here!
}
// This is the client piece of code which instantiate objects
// based on a prototype.
class Demo
{
private AbstractPrototype internalPrototype;
public void SetPrototype(AbstractPrototype thePrototype)
{
internalPrototype = thePrototype;
}
public void SomeImportantOperation()
{
// During Some important operation, imagine we need
// to instantiate an object - but we do not know which. We use
// the predefined prototype object, and ask it to clone itself.
AbstractPrototype x;
x = internalPrototype.CloneYourself();
// now we have two instances of the class which as as a prototype
}
}
/// <summary>
/// Summary description for Client.
/// </summary>
public class Client
{
public static int Main(string[] args)
{
Demo demo = new Demo();
MyPrototype clientPrototype = new MyPrototype();
demo.SetPrototype(clientPrototype);
demo.SomeImportantOperation();
return 0;
}
}
}
C#对原型模式的支持
在C#里面，我们可以很容易的通过Clone()方法实现原型模式。任何类，只要想支持克隆，必须实现C#中的ICloneable接口。ICloneable接口中有一Clone方法，可以在类中复写实现自定义的克隆方法。克隆的实现方法有两种：浅拷贝（shallow copy）与深拷贝（deep copy）。
浅拷贝与深拷贝
下面给出浅拷贝与深拷贝的两个例子，例子使用了ICloneable接口。C#中的数组是引用型的变量，我们通过数组来进行演示：
浅拷贝：
using System;
class ShallowCopy : ICloneable
{
public int[] v = {1,2,3};
public Object Clone()
{
return this.MemberwiseClone();
}
public void Display()
{
foreach(int i in v)
Console.Write( i + ", ");
Console.WriteLine();
}
}
class Client
{
public static void Main()
{
ShallowCopy sc1 = new ShallowCopy();
ShallowCopy sc2 = (ShallowCopy)sc1.Clone();
sc1.v[0] = 9;
sc1.Display();
sc2.Display();
}
}
ShallowCopy对象实现了一个浅拷贝，因此当对sc1进行克隆时，其字段v并没有克隆，这导致sc1与sc2的字段v都指向了同一个v，因此，当修改了sc1的v[0]后，sc2的v[0]也发生了变化。
深拷贝：
using System;
class DeepCopy : ICloneable
{
public int[] v = {1,2,3};
// 默认构造函数
public DeepCopy()
{
}
// 供Clone方法调用的私有构造函数
private DeepCopy(int[] v)
{
this.v = (int[])v.Clone();
}
public Object Clone()
{
// 构造一个新的DeepCopy对象，构造参数为
// 原有对象中使用的 v
return new DeepCopy(this.v);
}
public void Display()
{
foreach(int i in v)
Console.Write( i + ", ");
Console.WriteLine();
}
}
class Client
{
public static void Main()
{
DeepCopy dc1 = new DeepCopy();
DeepCopy dc2 = (DeepCopy)dc1.Clone();
dc1.v[0] = 9;
dc1.Display();
dc2.Display();
}
}
关于原型模式的讨论
原型模式通过复制原型（原型）而获得新对象创建的功能，这里原型本身就是"对象工厂"（因为能够生产对象），实际上原型模式和 Builder 模式、AbstractFactory 模式都是通过一个类（对象实例）来专门负责对象的创建工作（工厂对象），它们之间的区别是： Builder 模式重在复杂对象的一步步创建（并不直接返回对象），AbstractFactory 模式重在产生多个相互依赖类的对象，而原型模式重在从自身复制自己创建新类。
