对象组合通过“has-a”关系提升灵活性与可维护性，支持运行时动态替换组件，降低耦合，避免继承复杂性，并广泛应用于策略、装饰器和组合等设计模式中。
在C++中，对象组合是一种将已有类的对象作为新类的成员变量来构建更复杂类的技术。相比继承，组合更强调“有一个”（has-a）关系，而非“是一个”（is-a）关系。它在设计灵活性、代码复用和维护性方面具有显著优势，尤其在实现设计模式时表现突出。
对象组合的优势
使用对象组合而非继承，能带来以下几个关键好处：
- 更高的灵活性：可以在运行时动态替换组件对象，比如通过指针或引用注入不同的实现。
- 降低耦合度：组合类与被组合类之间依赖较弱，修改一个组件对整体影响较小。
- 避免继承的弊端：减少类层次过深、多重继承复杂等问题，使代码更清晰。
- 便于测试和复用：每个组件可独立测试，也可在其他类中重复使用。
组合在设计模式中的典型应用
许多设计模式都依赖对象组合来实现松耦合和动态行为扩展。以下是几个典型例子：
1. 策略模式（Strategy Pattern）
策略模式定义一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互换。核心是通过组合而非继承来实现行为的动态切换。
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class SortStrategy {
public:
virtual void sort(std::vector& data) = 0;
virtual ~SortStrategy() = default;
};
class QuickSort : public SortStrategy {
public:
void sort(std::vector& data) override {
// 快速排序实现
}
};
class MergeSort : public SortStrategy {
public:
void sort(std::vector& data) override {
// 归并排序实现
}
};
class Sorter {
SortStrategy strategy;
public:
void setStrategy(SortStrategy s) {
strategy = s;
}
void performSort(std::vector& data) {
strategy->sort(data);
}
};
Sorter 类通过组合 SortStrategy 接口，可以在运行时更换排序算法，无需修改自身逻辑。
2. 装饰器模式（Decorator Pattern）
装饰器模式动态地为对象添加功能，利用组合替代继承来扩展行为。
class Stream {
public:
virtual void write(const std::string& data) = 0;
virtual ~Stream() = default;
};
class FileStream : public Stream {
public:
void write(const std::string& data) override {
// 写入文件
}
};
class CompressedStream : public Stream {
Stream stream;
public:
explicit CompressedStream(Stream s) : stream(s) {}
void write(const std::string& data) override {
std::string compressed = compress(data); // 压缩处理
stream->write(compressed);
}
};
class EncryptedStream : public Stream {
Stream stream;
public:
explicit EncryptedStream(Stream s) : stream(s) {}
void write(const std::string& data) override {
std::string encrypted = encrypt(data); // 加密处理
stream->write(encrypted);
}
};
通过组合，可以灵活地叠加功能，如 new EncryptedStream(new CompressedStream(new FileStream))，实现加密+压缩+写入文件。
3. 组合模式（Composite Pattern）
组合模式将对象组织成树形结构，统一处理单个对象和组合对象。它完全基于对象组合实现。
class Graphic {
public:
virtual void draw() = 0;
virtual ~Graphic() = default;
};
class Circle : public Graphic {
public:
void draw() override {
// 绘制圆形
}
};
class CompositeGraphic : public Graphic {
std::vector> children;
public:
void add(Graphic g) {
children.push_back(g);
}
void draw() override {
for (auto g : children) {
g->draw();
}
}
};
CompositeGraphic 包含多个 Graphic 对象，形成树形结构，客户端无需区分叶子和容器。
基本上就这些。C++中通过对象组合，不仅提升了设计的灵活性，也让设计模式的实现更加自然和可维护。组合优于继承，是现代C++设计的重要原则之一。不复杂但容易忽略。
