مقدمة في أنماط التصميم

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 90 من 104.

أنماط التصميم هي حلول مجرّبة وقابلة لإعادة الاستخدام للمشكلات الشائعة التي تنشأ في تصميم البرمجيات. وهي ليست شيفرة تنسخها مباشرةً، بل قوالب أو مخططات تصف كيفية تنظيم الفئات والكائنات لحل تحديات محددة بأناقة.

اشتهر هذا المفهوم بفضل «عصابة الأربعة» (GoF) في كتابهم الصادر عام 1994، الذي صنّف 23 نمطًا أساسيًا. تُقسَّم هذه الأنماط عادةً إلى ثلاث فئات:

الفئة	الغرض	أمثلة
إنشائية	آليات إنشاء الكائنات	Singleton, Factory, Builder
هيكلية	تركيب الأصناف والكائنات	Adapter, Decorator, Composite
سلوكية	تفاعل الكائنات ومسؤولياتها	Observer, Strategy, Command

لماذا تتعلم أنماط التصميم؟ إنها توفر مفردات مشتركة بين المطورين؛ فقول «استخدم Factory هنا» يوصل فكرة معقدة على الفور. كما تساعدك على تجنب إعادة ابتكار الحلول وتجعل شيفرتك أكثر مرونة وأسهل في الصيانة.

في C++، تستفيد أنماط التصميم من ميزات البرمجة كائنية التوجه (OOP) التي تعلمتها بالفعل: الوراثة، وتعدد الأشكال، والفئات المجرّدة، والقوالب. في الدروس القادمة، ستنفّذ عدة أنماط أساسية، وستفهم متى يكون كل نمط الأداة المناسبة للمهمة.

التحدي

سهل

لنُنشئ مصنّفًا بسيطًا للأنماط يوضّح مدى فهمك لفئات أنماط التصميم الثلاث. ستُنشئ نظامًا يستقبل اسم نمط ويحدّد الفئة التي ينتمي إليها، سواء أكانت Creational أم Structural أم Behavioral، مع وصف موجز لغرض تلك الفئة.

ستوزّع الشيفرة على ثلاثة ملفات:

PatternCategory.h: عرّف فئة أساس مجردة باسم PatternCategory تمثّل فئة من أنماط التصميم. ينبغي أن تحتوي على:
- دالة افتراضية خالصة getName() تُرجع اسم الفئة كسلسلة نصية
- دالة افتراضية خالصة getPurpose() تُرجع وصفًا لما تفعله الأنماط في هذه الفئة
- مُدمّر افتراضي
بعد ذلك، أنشئ ثلاث فئات مشتقة ترث من PatternCategory:
- CreationalCategory: تُرجع الاسم "Creational" والغرض "Object creation mechanisms"
- StructuralCategory: تُرجع الاسم "Structural" والغرض "Class and object composition"
- BehavioralCategory: تُرجع الاسم "Behavioral" والغرض "Object interaction and responsibility"
PatternClassifier.h: أنشئ فئة PatternClassifier يمكنها تحديد الفئة التي ينتمي إليها نمط معيّن.
ينبغي أن تحتوي فئة التصنيف على دالة classify تستقبل اسم نمط (سلسلة نصية) وتُرجع مؤشرًا إلى PatternCategory المناسبة. استخدم المؤشرات الذكية (std::unique_ptr) لإدارة الذاكرة.

ينبغي للمصنّف التعرّف على الأنماط التالية:
- Creational: Singleton، Factory، Builder
- Structural: Adapter، Decorator، Composite
- Behavioral: Observer، Strategy، Command
إذا لم يتعرّف على اسم النمط، فأعد nullptr.
main.cpp: اقرأ مُدخلًا واحدًا: اسم نمط تصميم.
أنشئ PatternClassifier واستخدمه لتصنيف نمط الإدخال. إذا كان النمط معروفًا، فاطبع:
```
[PatternName] is a [CategoryName] pattern
Purpose: [CategoryPurpose]
```
إذا لم يكن النمط معروفًا، فاطبع:
```
Unknown pattern: [PatternName]
```

على سبيل المثال، عند الإدخال Singleton:

Singleton is a Creational pattern
Purpose: Object creation mechanisms

عند الإدخال Observer:

Observer is a Behavioral pattern
Purpose: Object interaction and responsibility

عند الإدخال Proxy:

Unknown pattern: Proxy

يعزّز هذا التحدي فهمك لفئات أنماط التصميم الثلاث، مع ممارسة الوراثة وتعدد الأشكال والمؤشرات الذكية، وهي مفاهيم أتقنتها بالفعل. كما تحاكي بنية الملفات المتعددة طريقة تنظيم المشاريع الحقيقية للفئات ذات الصلة.

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "PatternClassifier.h"

int main() {
    // اقرأ اسم النمط
    std::string patternName;
    std::cin >> patternName;
    
    // TODO: أنشئ مثيلًا من PatternClassifier
    
    // TODO: استخدم المصنّف لتصنيف النمط المُدخل
    
    // TODO: إذا تم التعرّف على النمط، فاطبع:
    // "[PatternName] is a [CategoryName] pattern"
    // "Purpose: [CategoryPurpose]"
    
    // TODO: إذا لم يتم التعرّف على النمط (nullptr)، فاطبع:
    // "Unknown pattern: [PatternName]"
    
    return 0;
}