1.什么是原型模式？

2.为什么要使用原型模式？

如果一个对象的创建过程比较复杂时（比如需要经过一系列的计算和资源消耗），那每次创建该对象都需要消耗资源，而通过原型模式就可以复制现有的一个对象来迅速创建/克隆一个新对象，不必关心具体的创建细节，可以降低对象创建的成本。

3.原型模式的基本结构

实现原型模式需要给【原型对象】声明一个克隆方法，执行该方法会创建一个当前类的新对象，并将原始对象中的成员变量复制到新生成的对象中，而不必实例化。并且在这个过程中只需要调用原型对象的克隆方法，而无需知道原型对象的具体类型。

原型模式包含两个重点模块：

• 抽象原型接口prototype: 声明一个克隆自身的方法clone
• 具体原型类ConcretePrototype: 实现clone方法，复制当前对象并返回一个新对象。

在客户端代码中，可以声明一个具体原型类的对象，然后调用clone()方法复制原对象生成一个新的对象。

4.原型模式的实现过程

原型模式的实现过程即上面描述模块的实现过程：

• 创建一个抽象类或接口，声明一个克隆方法clone
• 实现具体原型类，重写克隆方法（多态）
• 客户端中实例化具体原型类的对象，并调用其克隆方法来创建新的对象。

5.C++实现原型模式

【设计模式专题之原型模式】5. 矩形原型 (kamacoder.com)https://kamacoder.com/problempage.php?pid=1083

题目描述：

公司正在开发一个图形设计软件，其中有一个常用的图形元素是矩形。设计师在工作时可能需要频繁地创建相似的矩形，而这些矩形的基本属性是相同的（颜色、宽度、高度），为了提高设计师的工作效率，请你使用原型模式设计一个矩形对象的原型。使用该原型可以快速克隆生成新的矩形对象。

输入描述：

首先输入一个字符串，表示矩形的基本属性信息，包括颜色、长度和宽度，用空格分隔，例如 "Red 10 5"。

然后输入一个整数 N（1 ≤ N ≤ 100），表示使用原型创建的矩形数量。

输出描述：

对于每个矩形，输出一行字符串表示矩形的详细信息，如 "Color: Red, Width: 10,Height: 5"。

输入示例：

Red 10 5
3

输出示例：

Color: Red, Width: 10, Height: 5
Color: Red, Width: 10, Height: 5
Color: Red, Width: 10, Height: 5

 代码实现：

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;

// 定义抽象原型类
class Prototype{
public:
    //声明clone方法
    virtual Prototype* clone() const = 0;
    //为了方便打印信息，所以设计了这样一个抽象函数。const表示不修改成员属性
    virtual string getDetails() const = 0;
    //虚析构，写成虚析构是为了防止子类创建在堆区时，父类的指针指向子类的对象，该指针无法释放子类堆区的内存的问题
    virtual ~Prototype() {}
  
};


//定义矩形原型类
class RectanglePrototype : public Prototype{
//由于输入的数据有矩形的颜色、长、宽，所以要有这些成员属性
private:
    string color;
    int width;
    int heigth;
    

public:
    //初始化列表法实现构造函数。这里的列表一定要和private定义的顺序一致
    RectanglePrototype(string Color, int Width, int Heigth)
        : color(Color),width(Width),heigth(Heigth){
        
    } 
    
    //具体化克隆方法
    Prototype* clone() const override{
        //因为clone方法要复制当前对象并返回一个新对象，所以这里使用了系统提供的拷贝构造函数对属性进行值拷贝，
        return new RectanglePrototype(*this);
    }


    //具体化获取细节的方法
    string getDetails() const override{
        return "Color: "+color + "," + " Width: "+ to_string(width)+"," + " Height: "+to_string(heigth);
    }
    
};

//客户端代码
int main()
{
    string s;
    int w, h, num;
    cin>>s>>w>>h;
    cin>>num;
    
    //
    vector<Prototype *> Rectangles;
    
    for(int i = 0; i<num; i++)
    {
        // 创建原型对象并保存在数组中
        Prototype * rectangle = new RectanglePrototype(s,w,h);
        Rectangles.push_back(rectangle);
    }
    
    //克隆原型对象并输出被克隆对象的信息
    for(const auto& rec : Rectangles){
        Prototype* clonedRectangle = rec->clone();  //值拷贝
        cout<<clonedRectangle->getDetails()<<endl;
        //释放克隆对象内存
        delete clonedRectangle;
    }
    
    
    //释放原型对象
    for(const auto& rec : Rectangles){
        delete rec;
    }
    
    return 0;
}

6.什么时候使用原型模式