C++ 适配器模式详解

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，它允许不兼容的接口之间能够协同工作。

概念解析

适配器模式的核心思想是：

1. 接口转换：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口

2. 兼容性：使原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作

3. 包装：通过包装的方式实现接口转换

主要组成部分

1. 目标接口（Target）：客户端期望的接口

2. 适配者（Adaptee）：需要被适配的现有接口

3. 适配器（Adapter）：将适配者接口转换为目标接口的类

代码示例

下面是一个完整的适配器模式示例，包含详细注释：

#include 
#include 
#include 
#include 

// ==================== 目标接口 ====================
// 客户端期望的几何图形接口
class Shape {
public:
    virtual void draw(int x1, int y1, int x2, int y2) = 0;
    virtual ~Shape() = default;
};

// ==================== 适配者 ====================
// 现有的直线绘制类（不兼容的接口）
class LegacyLine {
public:
    void draw(int x1, int y1, int x2, int y2) {
        std::cout << "绘制直线: 从(" << x1 << "," << y1 
                  << ")到(" << x2 << "," << y2 << ")" << std::endl;
    }
};

// 现有的矩形绘制类（不兼容的接口）
class LegacyRectangle {
public:
    void draw(int x, int y, int w, int h) {
        std::cout << "绘制矩形: 左上角(" << x << "," << y 
                  << "), 宽" << w << ", 高" << h << std::endl;
    }
};

// ==================== 适配器 ====================
// 直线适配器（对象适配器）
class LineAdapter : public Shape {
private:
    std::unique_ptr adaptee_;
    
public:
    LineAdapter() : adaptee_(std::make_unique()) {}
    
    void draw(int x1, int y1, int x2, int y2) override {
        adaptee_->draw(x1, y1, x2, y2);
    }
};

// 矩形适配器（对象适配器）
class RectangleAdapter : public Shape {
private:
    std::unique_ptr adaptee_;
    
public:
    RectangleAdapter() : adaptee_(std::make_unique()) {}
    
    void draw(int x1, int y1, int x2, int y2) override {
        int x = std::min(x1, x2);
        int y = std::min(y1, y2);
        int width = std::abs(x2 - x1);
        int height = std::abs(y2 - y1);
        adaptee_->draw(x, y, width, height);
    }
};

// ==================== 类适配器（通过多重继承）====================
class ClassAdapter : public Shape, private LegacyRectangle {
public:
    void draw(int x1, int y1, int x2, int y2) override {
        int x = std::min(x1, x2);
        int y = std::min(y1, y2);
        int width = std::abs(x2 - x1);
        int height = std::abs(y2 - y1);
        LegacyRectangle::draw(x, y, width, height);
    }
};

// ==================== 客户端代码 ====================
void drawShape(Shape& shape, int x1, int y1, int x2, int y2) {
    shape.draw(x1, y1, x2, y2);
}

int main() {
    std::cout << "=== 适配器模式演示 ===" << std::endl;
    
    // 使用对象适配器
    std::cout << "\n使用对象适配器:" << std::endl;
    LineAdapter lineAdapter;
    drawShape(lineAdapter, 10, 20, 30, 40);
    
    RectangleAdapter rectAdapter;
    drawShape(rectAdapter, 10, 20, 30, 40);
    
    // 使用类适配器
    std::cout << "\n使用类适配器:" << std::endl;
    ClassAdapter classAdapter;
    drawShape(classAdapter, 15, 25, 35, 45);
    
    // 直接使用Legacy类（不兼容）
    std::cout << "\n直接使用Legacy类:" << std::endl;
    LegacyLine line;
    line.draw(5, 5, 25, 25);
    
    LegacyRectangle rect;
    rect.draw(5, 5, 20, 20); // 参数含义不同
    
    return 0;
}

模式优势

1. 兼容性：使不兼容的接口能够协同工作

2. 复用性：可以复用现有的类，无需修改其源代码

3. 灵活性：可以同时适配多个适配者类

4. 开闭原则：引入适配器而不改变现有代码

5. 透明性：对客户端隐藏了适配的细节

适用场景

1. 当需要使用现有的类，但其接口与你的需求不匹配时

2. 当想要创建一个可复用的类，该类与不相关或不可预见的类协同工作

3. 当需要统一多个现有子类的接口时（适配器可以统一这些接口）

4. 在遗留代码集成、第三方库适配等场景中