原型模式（Prototype）

原型模式是一种创建型设计模式，它允许通过复制现有的对象来创建新对象，而不是通过创建新的实例。原型模式主要用于那些创建成本较高或复杂的对象，可以通过复制现有对象来节省时间和资源。

1. 原型模式的结构

原型模式包含以下几个主要组件：

Prototype（原型）: 声明了复制自身的方法。
ConcretePrototype（具体原型）: 实现了 Prototype 接口，并定义了复制自身的方法。
Client（客户端）: 使用原型实例来创建新的对象，通常通过调用 clone 方法。

2. Mermaid 关系图

以下是原型模式的类图，用 Mermaid 表示：

classDiagram
    class Prototype {
        <<abstract>>
        + clone() : Prototype
    }

    class ConcretePrototypeA {
        + clone() : Prototype
    }

    class ConcretePrototypeB {
        + clone() : Prototype
    }

    class Client {
        + someOperation(p : Prototype) : void
    }

    Prototype <|-- ConcretePrototypeA
    Prototype <|-- ConcretePrototypeB
    Client --> Prototype : "克隆"

3. 原型模式的实现

Prototype 抽象原型类：

class Prototype {
public:
    virtual ~Prototype() = default;
    virtual Prototype* clone() const = 0;
};

ConcretePrototypeA 具体原型A类：

class ConcretePrototypeA : public Prototype {
public:
    ConcretePrototypeA() {
        // 初始化代码
    }

    Prototype* clone() const override {
        return new ConcretePrototypeA(*this);
    }

    // 其他成员函数
};

ConcretePrototypeB 具体原型B类：

class ConcretePrototypeB : public Prototype {
public:
    ConcretePrototypeB() {
        // 初始化代码
    }

    Prototype* clone() const override {
        return new ConcretePrototypeB(*this);
    }

    // 其他成员函数
};

Client 客户端代码：

void ClientCode(const Prototype& prototype) {
    Prototype* clone = prototype.clone();
    // 使用克隆对象
    delete clone;
}

int main() {
    ConcretePrototypeA prototypeA;
    ClientCode(prototypeA);

    ConcretePrototypeB prototypeB;
    ClientCode(prototypeB);

    return 0;
}

4. 使用原型模式

在客户端代码中，通过调用 clone 方法创建新对象而不是直接实例化对象。这样可以在运行时动态地创建对象，并且避免了对象创建的复杂性和开销。

5. 总结

原型模式通过克隆现有对象来创建新对象，适用于对象创建成本较高的场景。Mermaid 类图展示了原型模式中的原型、具体原型以及客户端之间的关系，帮助理解模式的结构和实现。