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VC6.0下测试运行）。
代码片断1：Prototype.h
//Prototype.h
#ifndef_PROTOTYPE_H_
#define_PROTOTYPE_H_
classPrototype{
public:
virtual~Prototype();
virtualPrototype*Clone()const=0;
protected:
Prototype();
private:
};
classConcretePrototype:publicPrototype{
public:
ConcretePrototype();
ConcretePrototype(constConcretePrototype&cp);
~ConcretePrototype();
Prototype*Clone()const;
protected:
private:
};
#endif//~_PROTOTYPE_H_
代码片断2：Prototype.cpp
//Prototype.cpp
#include"Prototype.h"
#include<iostream>
usingnamespacestd;
Prototype::Prototype(){
}
Prototype::~Prototype(){
}
Prototype*Prototype::Clone()const{
return0;
}
ConcretePrototype::ConcretePrototype(){
}
ConcretePrototype::~ConcretePrototype(){
}
ConcretePrototype::ConcretePrototype(constConcretePrototype&cp){
cout<<"ConcretePrototypecopy..."<<endl;
}
Prototype*ConcretePrototype::Clone()const{
returnnewConcretePrototype(*this);
}
代码片断3：main.cpp
//main.cpp
#include"Prototype.h"
#include<iostream>
usingnamespacestd;
intmain(intargc,char*argv[]){
Prototype*p=newConcretePrototype();
Prototype*p1=p->Clone();
return0;
}
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：
namespacePrototype_DesignPattern
{
usingSystem;
//Objectswhicharetoworkasprototypesmustbebasedonclasseswhich
//arederivedfromtheabstractprototypeclass
abstractclassAbstractPrototype
{
abstractpublicAbstractPrototypeCloneYourself();
}
//Thisisasampleobject
classMyPrototype:AbstractPrototype
{
overridepublicAbstractPrototypeCloneYourself()
{
return((AbstractPrototype)MemberwiseClone());
}
//lotsofotherfunctionsgohere!
}
//Thisistheclientpieceofcodewhichinstantiateobjects
//basedonaprototype.
classDemo
{
privateAbstractPrototypeinternalPrototype;
publicvoidSetPrototype(AbstractPrototypethePrototype)
{
internalPrototype=thePrototype;
}
publicvoidSomeImportantOperation()
{
//DuringSomeimportantoperation,imagineweneed
//toinstantiateanobject-butwedonotknowwhich.Weuse
//thepredefinedprototypeobject,andaskittocloneitself.
AbstractPrototypex;
x=internalPrototype.CloneYourself();
//nowwehavetwoinstancesoftheclasswhichasasaprototype
}
}
///<summary>
///SummarydescriptionforClient.
///</summary>
publicclassClient
{
publicstaticintMain(string[]args)
{
Demodemo=newDemo();
MyPrototypeclientPrototype=newMyPrototype();
demo.SetPrototype(clientPrototype);
demo.SomeImportantOperation();
return0;
}
}
}
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（shallowcopy）与深拷贝（deepcopy）。
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：
usingSystem;
classShallowCopy:ICloneable
{
publicint[]v={1,2,3};
publicObjectClone()
{
returnthis.MemberwiseClone();
}
publicvoidDisplay()
{
foreach(intiinv)
Console.Write(i+",");
Console.WriteLine();
}
}
classClient
{
publicstaticvoidMain()
{
ShallowCopysc1=newShallowCopy();
ShallowCopysc2=(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：
usingSystem;
classDeepCopy:ICloneable
{
publicint[]v={1,2,3};
//默认构造函数
publicDeepCopy()
{
}
//供Clone方法调用的私有构造函数
privateDeepCopy(int[]v)
{
this.v=(int[])v.Clone();
}
publicObjectClone()
{
//构造一个新的DeepCopy对象，构造参数为
//原有对象中使用的v
returnnewDeepCopy(this.v);
}
publicvoidDisplay()
{
foreach(intiinv)
Console.Write(i+",");
Console.WriteLine();
}
}
classClient
{
publicstaticvoidMain()
{
DeepCopydc1=newDeepCopy();
DeepCopydc2=(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。