C++对象组合[编辑 | 编辑源代码]

介绍[编辑 | 编辑源代码]

对象组合（Object Composition）是C++面向对象编程中的核心概念之一，指通过将多个类的对象组合在一起构建更复杂的类。与继承（Inheritance）不同，组合强调"has-a"（有一个）关系，而非"is-a"（是一个）关系。组合提供了更好的灵活性和模块化设计，是软件工程中优先推荐的设计方式。

组合的主要优势包括：

代码复用：通过组合现有类实现功能复用
低耦合：修改组件类不会直接影响组合类
灵活性：运行时可以动态更换组件
封装性：隐藏内部实现细节

基本语法[编辑 | 编辑源代码]

组合的语法非常简单，只需在类中声明其他类的对象作为成员变量：

class Engine {
public:
    void start() { 
        std::cout << "Engine started\n"; 
    }
};

class Car {
private:
    Engine engine;  // 组合 - Car has an Engine
public:
    void startCar() {
        engine.start();
    }
};

组合 vs 继承[编辑 | 编辑源代码]

特性	组合	继承
关系类型	has-a	is-a
灵活性	高（运行时可更改）	低（编译时确定）
耦合度	低	高
代码复用	通过对象调用	通过派生类继承

深度组合示例[编辑 | 编辑源代码]

更复杂的组合可以包含多层对象结构：

class Wheel {
public:
    void rotate() { 
        std::cout << "Wheel rotating\n"; 
    }
};

class Body {
public:
    void protect() { 
        std::cout << "Body protecting\n"; 
    }
};

class AdvancedCar {
private:
    Engine engine;
    Wheel wheels[4];
    Body body;
public:
    void operate() {
        engine.start();
        for(auto& wheel : wheels) {
            wheel.rotate();
        }
        body.protect();
    }
};

输出：

Engine started
Wheel rotating
Wheel rotating
Wheel rotating
Wheel rotating
Body protecting

指针组合[编辑 | 编辑源代码]

使用指针或智能指针可以实现动态组合，提供更大的灵活性：

#include <memory>

class SoundSystem {
public:
    virtual void play() = 0;
    virtual ~SoundSystem() = default;
};

class PremiumSound : public SoundSystem {
public:
    void play() override { 
        std::cout << "Premium sound playing\n"; 
    }
};

class CarWithOptionalSound {
private:
    std::unique_ptr<SoundSystem> soundSystem;
public:
    void setSoundSystem(std::unique_ptr<SoundSystem> sys) {
        soundSystem = std::move(sys);
    }
    
    void playMusic() {
        if(soundSystem) {
            soundSystem->play();
        }
    }
};

// 使用示例
auto myCar = CarWithOptionalSound();
myCar.setSoundSystem(std::make_unique<PremiumSound>());
myCar.playMusic();

实际应用案例[编辑 | 编辑源代码]

GUI框架设计是组合模式的典型应用：

class GUIComponent {
public:
    virtual void render() = 0;
    virtual ~GUIComponent() = default;
};

class Button : public GUIComponent {
public:
    void render() override { 
        std::cout << "Rendering button\n"; 
    }
};

class Panel : public GUIComponent {
private:
    std::vector<GUIComponent*> components;
public:
    void addComponent(GUIComponent* comp) {
        components.push_back(comp);
    }
    
    void render() override {
        std::cout << "Rendering panel\n";
        for(auto comp : components) {
            comp->render();
        }
    }
};