Введение в паттерны проектирования

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по C++ на Coddy. Урок 90 из 104.

Шаблоны проектирования — это проверенные, повторно используемые решения распространённых проблем, возникающих при проектировании программного обеспечения. Это не код, который можно просто скопировать, а шаблоны или схемы, описывающие, как элегантно структурировать классы и объекты для решения конкретных задач.

Эта концепция получила широкое распространение благодаря книге «Банды четырёх» (GoF), опубликованной в 1994 году и описывающей 23 фундаментальных шаблона. Обычно эти шаблоны делят на три категории:

Категория	Назначение	Примеры
Порождающие	Механизмы создания объектов	Одиночка, Фабрика, Строитель
Структурные	Композиция классов и объектов	Адаптер, Декоратор, Компоновщик
Поведенческие	Взаимодействие объектов и распределение обязанностей	Наблюдатель, Стратегия, Команда

Зачем изучать шаблоны проектирования? Они создают общий словарь для разработчиков — фраза «используй здесь фабрику» мгновенно передаёт сложную идею. Они также помогают не изобретать решения заново и делают ваш код более гибким и удобным для сопровождения.

В C++ шаблоны проектирования используют возможности ООП, которые вы уже изучили: наследование, полиморфизм, абстрактные классы и шаблоны. В следующих уроках вы реализуете несколько важных шаблонов и поймёте, когда каждый из них подходит для решения задачи.

Задание

Легко

Создай простой классификатор шаблонов проектирования, который продемонстрирует твоё понимание трёх категорий шаблонов проектирования. Ты создашь систему, которая принимает название шаблона и определяет, к какой категории он относится: Creational, Structural или Behavioral, а также выводит краткое описание назначения этой категории.

Твой код будет распределён по трём файлам:

PatternCategory.h: Определи абстрактный базовый класс с именем PatternCategory, представляющий категорию шаблонов проектирования. В нём должны быть:
- Чисто виртуальный метод getName(), возвращающий название категории в виде строки
- Чисто виртуальный метод getPurpose(), возвращающий описание того, для чего нужны шаблоны этой категории
- Виртуальный деструктор
Затем создай три производных класса, наследующих PatternCategory:
- CreationalCategory: возвращает название "Creational" и назначение "Object creation mechanisms"
- StructuralCategory: возвращает название "Structural" и назначение "Class and object composition"
- BehavioralCategory: возвращает название "Behavioral" и назначение "Object interaction and responsibility"
PatternClassifier.h: Создай класс PatternClassifier, который определяет, к какой категории относится заданный шаблон.
В классификаторе должен быть метод classify, который принимает название шаблона (строку) и возвращает указатель на соответствующий PatternCategory. Используй умные указатели (std::unique_ptr) для управления памятью.

Классификатор должен распознавать следующие шаблоны:
- Creational: Singleton, Factory, Builder
- Structural: Adapter, Decorator, Composite
- Behavioral: Observer, Strategy, Command
Если название шаблона не распознано, верни nullptr.
main.cpp: Считай одно входное значение: название шаблона проектирования.
Создай PatternClassifier и используй его, чтобы классифицировать введённый шаблон. Если шаблон распознан, выведи:
```
[PatternName] is a [CategoryName] pattern
Purpose: [CategoryPurpose]
```
Если шаблон не распознан, выведи:
```
Unknown pattern: [PatternName]
```

Например, при вводе Singleton:

Singleton is a Creational pattern
Purpose: Object creation mechanisms

При вводе Observer:

Observer is a Behavioral pattern
Purpose: Object interaction and responsibility

При вводе Proxy:

Unknown pattern: Proxy

Это задание закрепляет три категории шаблонов проектирования и позволяет попрактиковаться в наследовании, полиморфизме и использовании умных указателей — всё это понятия, которые ты уже освоил. Структура из нескольких файлов отражает то, как в реальных проектах организуют связанные классы.

Попробуйте сами

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

int main() {
    // Считайте название паттерна
    std::string patternName;
    std::cin >> patternName;
    
    // TODO: Создайте экземпляр PatternClassifier
    
    // TODO: Используйте классификатор, чтобы определить категорию введённого паттерна
    
    // TODO: Если паттерн распознан, выведите:
    // "[PatternName] is a [CategoryName] pattern"
    // "Purpose: [CategoryPurpose]"
    
    // TODO: Если паттерн не распознан (nullptr), выведите:
    // "Unknown pattern: [PatternName]"
    
    return 0;
}