Cpp24DesignPatterns

🎯 用现代 C++20 实现 24 种经典设计模式
📦 项目结构清晰，支持自动化构建与文档生成
🧩 每个模式独立可运行，注释完整，适合学习与工程实践
📚 支持 Doxygen 自动生成 HTML 文档
🚀 零裸指针、零内存泄漏、RAII + 智能指针

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🧱 创建型模式（Creational Patterns）

创建型模式关注 对象的创建机制，帮助系统独立于对象的创建、组合和表示方式。它们通过抽象化实例化过程，使代码更具灵活性和可扩展性。

| 模式 | 说明 | 现代 C++ 实现要点 | |------|------|------------------| | Singleton | 确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点 | Meyers' Singleton + CRTP 基类 | | Simple Factory | 通过工厂类创建不同产品，客户端无需知道具体类 | std::map<char, std::function<unique_ptr<T>()>> | | Factory Method | 将对象创建延迟到子类 | 模板工厂 SimpleFactory<T> | | Abstract Factory | 创建一组相关或依赖对象的家族 | 模板族工厂 SimpleDeviceFactory<K, M> | | Builder | 将复杂对象的构建与表示分离 | 流式接口（Fluent Interface）+ 移动语义 | | Prototype | 通过克隆现有对象创建新对象 | clone() + std::unique_ptr + CRTP |

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🔗 结构型模式（Structural Patterns）

结构型模式关注 如何组合类和对象以获得更大的结构。它们通过继承或组合来设计更灵活的结构。

| 模式 | 说明 | 现代 C++ 实现要点 | |------|------|------------------| | Adapter | 将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口 | 对象适配器 + 智能指针 | | Bridge | 分离抽象与实现，使两者独立变化 | 组合 + 依赖注入 | | Composite | 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”层次 | Component 接口 + 递归遍历 | | Decorator | 动态地为对象添加职责 | 组合 + 多层包装 | | Facade | 为复杂子系统提供一个简单接口 | 门面类封装多步骤流程 | | Flyweight | 通过共享技术支持大量细粒度对象 | 内在状态共享 + 外在状态外部化 | | Proxy | 控制对对象的访问 | 代理链 + 权限/日志增强 |

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🔄 行为型模式（Behavioral Patterns）

行为型模式关注 对象之间的职责分配与通信机制。它们帮助对象在运行时动态地交互。

| 模式 | 说明 | 现代 C++ 实现要点 | |------|------|------------------| | Observer | 定义对象间的一对多依赖关系 | 事件总线 + std::function + RAII 注销 | | Strategy | 定义一系列算法并封装 | std::function + 策略注入 + 函数式风格 | | Command | 将请求封装为对象 | 命令队列 + 撤销/重做 + 智能指针 | | State | 允许对象在其内部状态改变时改变行为 | std::unique_ptr<State> + enter/exit 回调 | | Template Method | 定义算法骨架，子类重写步骤 | 非虚接口（NVI） + 钩子方法 | | Iterator | 提供一种方式遍历聚合对象 | 自定义迭代器 + 支持范围 for 循环 | | Chain of Responsibility | 将请求沿链传递 | 流式构建器 + 撤销栈 | | Mediator | 用中介对象封装对象间的交互 | 事件总线 + 发布-订阅 + std::weak_ptr | | Memento | 捕获并外部化对象的内部状态 | std::unique_ptr<Memento> + undo/redo 栈 | | Visitor | 在不修改类的前提下添加新操作 | 双分派 + std::variant 替代方案 | | Interpreter | 定义语言的文法表示 | 递归下降解析器 + AST + 异常安全 |

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🔧 高级惯用法（Advanced Idioms）

这些是 C++ 工程师的“内功心法”，用于构建高性能、可维护的现代 C++ 库。

| 模式 | 说明 | 现代 C++ 实现要点 | |------|------|------------------| | Pimpl | 隐藏实现细节，减少编译依赖 | std::unique_ptr<Impl> + 多种实现方式 | | Named Constructor | 提供语义化构造方式 | 静态工厂函数 + 可读性提升 | | CRTP | 静态多态，零成本抽象 | 奇异递归模板 + 混入（Mixin） | | SFINAE | 条件编译，模板重载控制 | std::enable_if + void_t 技巧 | | Rule of Zero | 依赖 RAII，避免手动资源管理 | 智能指针 + 默认特殊成员函数 | | Policy-Based Design | 策略式设计，行为可组合 | 模板参数注入行为 | | C++20 Concepts | 类型约束，替代 SFINAE | template<Arithmetic T> | | C++20 Coroutines | 协程，异步编程新范式 | generator<T> + co_yield | | Three-way Comparison | 三路比较运算符 | <=> 替代手动实现 ==, < 等 | | Expression Templates | 延迟计算，避免临时对象 | 用于高性能数学库（如 Eigen） | | Template Specialization | 为特定类型提供特化 | template<> struct Printer<int> | | Tag Dispatching | 通过标签选择重载 | std::iterator_traits + 优化路径 | | Type Erasure | 隐藏具体类型 | AnyDrawable + 多态 + std::function | | Empty Base Optimization (EBO) | 空基类优化 | 减少内存占用，[[no_unique_address]] |

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🛠 构建与运行

# 1. 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 2. 配置项目（使用 Ninja）
cmake .. -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug

# 3. 构建所有模式
cmake --build .

# 4. 运行某个模式
./singleton
./factory_method
./builder
./observer
./strategy
./visitor
# ...