C++责任链模式详解（从零开始掌握行为型设计模式）

为什么使用责任链模式？

• 解耦请求的发送者和接收者
• 动态指定处理请求的对象集合
• 增强系统的灵活性和可扩展性
• 符合“开闭原则”——对扩展开放，对修改关闭

C++责任链模式实现步骤

下面我们通过一个具体的例子来演示如何在 C++ 中实现责任链模式。假设我们要构建一个日志系统，支持不同级别的日志输出（DEBUG、INFO、WARNING、ERROR）。

1. 定义抽象处理者（Handler）

#include <iostream>#include <memory>// 日志级别枚举class LogLevel {public:    static const int DEBUG = 0;    static const int INFO = 1;    static const int WARNING = 2;    static const int ERROR = 3;};// 抽象处理者类class Logger {protected:    std::unique_ptr<Logger> nextLogger;    int level;public:    void setNext(std::unique_ptr<Logger> next) {        nextLogger = std::move(next);    }    virtual void logMessage(int level, const std::string& message) {        if (this->level <= level) {            write(message);        }        if (nextLogger != nullptr) {            nextLogger->logMessage(level, message);        }    }protected:    virtual void write(const std::string& message) = 0;};

2. 实现具体处理者（Concrete Handlers）

// 控制台日志记录器class ConsoleLogger : public Logger {public:    ConsoleLogger(int level) {        this->level = level;    }protected:    void write(const std::string& message) override {        std::cout << "Standard Console::Logger: " << message << std::endl;    }};// 文件日志记录器class FileLogger : public Logger {public:    FileLogger(int level) {        this->level = level;    }protected:    void write(const std::string& message) override {        std::cout << "File::Logger: " << message << std::endl;        // 实际项目中这里会写入文件    }};// 错误日志记录器class ErrorLogger : public Logger {public:    ErrorLogger(int level) {        this->level = level;    }protected:    void write(const std::string& message) override {        std::cout << "Error Console::Logger: " << message << std::endl;    }};

3. 构建责任链并使用

int main() {    // 创建日志记录器    auto errorLogger = std::make_unique<ErrorLogger>(LogLevel::ERROR);    auto fileLogger = std::make_unique<FileLogger>(LogLevel::WARNING);    auto consoleLogger = std::make_unique<ConsoleLogger>(LogLevel::DEBUG);    // 构建责任链    errorLogger->setNext(std::move(fileLogger));    errorLogger->nextLogger->setNext(std::move(consoleLogger));    // 发送不同级别的日志消息    std::cout << "\nSending DEBUG level message:\n";    errorLogger->logMessage(LogLevel::DEBUG, "This is a debug message");    std::cout << "\nSending INFO level message:\n";    errorLogger->logMessage(LogLevel::INFO, "This is an info message");    std::cout << "\nSending WARNING level message:\n";    errorLogger->logMessage(LogLevel::WARNING, "This is a warning message");    std::cout << "\nSending ERROR level message:\n";    errorLogger->logMessage(LogLevel::ERROR, "This is an error message");    return 0;}

运行结果分析

当你运行上述代码时，你会发现：

• DEBUG 消息会被所有三个记录器处理（因为它们的级别都 ≤ DEBUG）
• INFO 消息会被 FileLogger 和 ConsoleLogger 处理
• WARNING 消息只被 FileLogger 和 ConsoleLogger 处理
• ERROR 消息只被 ErrorLogger 处理（因为它的级别最高）

C++责任链模式的优点与适用场景

通过这个例子，我们可以看到C++设计模式教程中责任链模式的强大之处：

• 优点：降低耦合度、增强灵活性、易于扩展新的处理者
• 适用场景：多级审批系统、事件处理系统、日志框架、过滤器链等

总结

责任链模式是 C++ 中一种重要的行为型设计模式，它通过将请求的发送者和接收者解耦，使得多个对象都有机会处理请求。通过本文的详细讲解和完整代码示例，即使是编程小白也能轻松理解和应用这一模式。掌握C++责任链模式不仅能提升你的编程技能，还能让你写出更灵活、更易维护的代码。

希望这篇关于责任链设计模式的教程对你有所帮助！