上一節：建造者模式（Builder Pattern）C++

0.理論

原型模式（Prototype Pattern）是一種創建型設計模式，其思想是基于一個原型實例創建對象的副本，從而避免新實例創建時的標準方式（如使用new關鍵字）。在需要創建的對象與原有對象類似或者創建過程較為復雜時，使用原型模式可以更高效地復制對象。

1.原型模式的核心組成：

• 原型（Prototype）：一個接口或抽象類，定義了復制（克隆）自身的方法。
• 具體原型（Concrete Prototype）：實現原型接口的類的實例，這個實現包括如何克隆自身的具體操作。
• 客戶（Client）：使用原型實例創建新對象的類。

2.實現方法

• 淺克隆（Shallow Clone）：復制對象時僅復制對象本身和對象中的原始類型的字段值，而不復制對象引用指向的對象。淺克隆可以快速復制，但不包括對象內部的引用對象。
• 深克隆（Deep Clone）：復制對象時，除了對象本身和原始類型的字段值外，還遞歸地復制對象中的所有引用對象。深克隆使得副本與原始對象在結構上完全獨立，修改副本不會影響原始對象。

3.什么時候使用

• 當直接創建一個對象的成本較高或復雜時，使用原型模式可以簡化對象的創建過程。
• 當需要重復地創建相似對象時，可以利用已有對象進行克隆，減少創建對象的開銷。
• 當需要實現對象的撤銷和恢復功能時，通過保存對象的克隆副本來實現。

1.實踐

假設我們正在開發一個游戲，其中包含大量的怪物。這些怪物分為幾種類型，比如“地精”、“龍”等。每種怪物都有自己的屬性（如生命值、攻擊力等），但同種類型的怪物在初始狀態下這些屬性是相同的。在游戲中，我們需要頻繁地創建同類型的怪物實例。為了提高性能和簡化創建過程，我們可以使用原型模式來實現怪物的創建。

步驟 1: 定義怪物原型

首先，定義一個怪物原型基類，其中包含一個虛擬的克隆方法：

#include <iostream>// 怪物原型基類
class Monster {
public:virtual ~Monster() {}virtual Monster* clone() const = 0;virtual void attack() const = 0;
};

步驟 2: 實現具體怪物原型

然后，為每種怪物類型實現具體的原型類：

// 地精怪物
class Goblin : public Monster {
public:Goblin* clone() const override {return new Goblin(*this);}void attack() const override {std::cout << "Goblin attacks! Damage: 10" << std::endl;}
};// 龍怪物
class Dragon : public Monster {
public:Dragon* clone() const override {return new Dragon(*this);}void attack() const override {std::cout << "Dragon breathes fire! Damage: 100" << std::endl;}
};

步驟 3: 使用原型創建怪物

最后，在游戲邏輯中，我們可以通過克隆原型來創建新的怪物實例：

int main() {// 創建原型Goblin* goblinPrototype = new Goblin();Dragon* dragonPrototype = new Dragon();// 克隆新怪物Monster* goblin1 = goblinPrototype->clone();Monster* dragon1 = dragonPrototype->clone();// 使用怪物實例進行攻擊演示goblin1->attack();dragon1->attack();// 清理資源delete goblinPrototype;delete dragonPrototype;delete goblin1;delete dragon1;return 0;
}

原型模式可以在不知道對象具體類型的情況下克隆對象，并減少子類的構造。也可以可以避免構造函數的約束，因為對象的復制通常是通過某種復制方法實現的。