C++项目设计模式选型和开发技巧

🎯 一、设计模式选型策略

1. 核心设计模式应用

graph TB A[设计模式选型] --> B[创建型模式] A --> C[结构型模式] A --> D[行为型模式] B --> B1[单例模式] B --> B2[工厂方法] B --> B3[建造者模式] C --> C1[适配器模式] C --> C2[组合模式] C --> C3[门面模式] D --> D1[策略模式] D --> D2[观察者模式] D --> D3[状态模式]

2. 模式选型对照表

设计模式	应用场景	在TGate中的体现	选用理由
单例模式	全局管理器、配置类	`InstanceManager`, `CTGateManager::Instance()`	确保全局唯一访问点
工厂方法	对象创建隔离	`CTGateConnection::Create()`	封装复杂创建逻辑
策略模式	算法替换	地址选择策略（随机/首选）	灵活切换业务策略
观察者模式	事件通知	SPI回调机制	解耦请求和响应
状态模式	状态管理	`CONNECTION_STATUS`状态机	清晰管理对象状态
适配器模式	接口兼容	CTP API封装	统一接口设计
门面模式	简化接口	`InstanceManager`统一入口	降低使用复杂度

3. 选型原则总结

需求驱动：不要为了模式而模式
适度使用：核心业务用模式，简单逻辑直接实现
保持灵活：预留扩展点但不过度设计

💻 二、C++开发技巧精华

1. 资源管理技巧

// 1. RAII资源管理
class ConnectionGuard {
public:
    ConnectionGuard(ITGateConnection* conn) : m_conn(conn) {
        m_conn->Start();
    }
    ~ConnectionGuard() {
        m_conn->Stop();
    }
private:
    ITGateConnection* m_conn;
};

// 2. 智能指针管理生命周期
std::unique_ptr<XBase::CTPMessageExecutor> m_upMsgExecutor;
std::shared_ptr<ITGateConnection> connection;

2. 线程安全实现

// 1. 消息队列序列化
m_upMsgExecutor->EnqueueTask([this]() {
    // 线程安全的任务执行
});

// 2. 锁的精细化管理
class CTGateResultMap {
private:
    std::mutex m_mapLocker; // 每个资源独立的锁
public:
    void Add(std::string addr) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mapLocker);
        // 临界区操作
    }
};

3. 接口设计技巧

// 1. 接口隔离原则
class ITGateManager {
public:
    virtual void Load() = 0;
    virtual bool Start() = 0;
    // ... 只暴露必要方法
};

// 2. 依赖接口而非实现
void ProcessRequest(ITGateManager* manager) {
    // 依赖于抽象接口
}

4. 错误处理策略

// 1. 多层级错误处理
bool CTGateManager::Start() {
    try {
        if (!Load()) return false;     // 配置错误
        if (!InitConnections()) return false; // 初始化错误
        return true;
    } catch (const std::exception& e) {
        WriteLog(2, 100, "Critical error: %s", e.what());
        return false;
    }
}

// 2. 错误码+异常组合
enum class TGateError {
    SUCCESS = 0,
    CONFIG_ERROR = 1,
    NETWORK_ERROR = 2,
    // ...
};

🏗️ 三、架构设计要点

1. 分层架构设计

graph TB A[接口层] --> B[业务层] B --> C[基础层] subgraph A[接口层] A1[ITGateManager] A2[ITGateConnection] A3[ITGateResult] end subgraph B[业务层] B1[CTGateManager] B2[CTGateConnection] B3[连接池管理] end subgraph C[基础层] C1[消息执行器] C2[配置管理] C3[日志系统] end

2. 模块化设计原则

高内聚：每个类职责单一
低耦合：通过接口交互，减少直接依赖
明确边界：模块间界限清晰

🚀 四、性能优化技巧

1. 内存优化

// 1. 移动语义减少拷贝
std::vector<std::string> GetAddresses() {
    std::vector<std::string> addresses;
    // ... 填充数据
    return addresses; // 使用移动语义
}

// 2. 对象池复用
class ConnectionPool {
    std::vector<std::shared_ptr<ITGateConnection>> m_pool;
    std::shared_ptr<ITGateConnection> GetConnection() {
        // 从池中获取或创建新连接
    }
};

2. 并发优化

// 1. 无锁设计 where possible
std::atomic<int> m_uCurrentConnectionIndex;

// 2. 读写锁优化
std::shared_mutex m_configMutex;
void UpdateConfig() {
    std::unique_lock lock(m_configMutex); // 写锁
}
void ReadConfig() {
    std::shared_lock lock(m_configMutex); // 读锁
}

📝 五、可维护性技巧

1. 代码可读性

// 1. 有意义的命名
bool IsTcpConnectionChecked(); // 而不是 bool CheckTCP();

// 2. 常量配置化
const auto CONNECTION_TIMEOUT_SECONDS = 10;
const auto CHECK_BROKEN_SECONDS = 10;

// 3. 日志分级
WriteLog(0, 100, "Info: Connection established");    // 信息
WriteLog(1, 100, "Warning: Using fallback connection"); // 警告
WriteLog(2, 100, "Error: Connection failed");        // 错误

2. 测试策略

// 1. 模拟测试
class MockTGateConnection : public ITGateConnection {
    // 实现接口用于测试
};

// 2. 单元测试覆盖
TEST(TGateManagerTest, ShouldReturnValidConnection) {
    auto manager = CTGateManager::Instance();
    auto connection = manager->GetTgateConnection();
    EXPECT_NE(connection, nullptr);
}

🔧 六、开发流程建议

1. 迭代开发步骤

接口先行：先定义接口，再实现
核心优先：先实现主干流程，再细节
测试驱动：重要功能先写测试用例
逐步优化：先实现正确性，再优化性能

2. 代码审查重点

接口设计是否合理
资源管理是否正确
线程安全是否保证
错误处理是否完备
日志记录是否充分

💡 七、总结：优秀C++项目的特征

清晰的分层架构：接口-业务-基础分离
恰当的设计模式：不滥用，不缺少
可靠的资源管理：RAII+智能指针
完善的错误处理：异常+错误码组合
良好的线程安全：锁粒度精细，避免死锁
充分的日志记录：分级日志，便于排查
可测试的设计：接口隔离，便于模拟
可维护的代码：命名规范，注释恰当

这样的项目不仅功能正确，而且易于维护、扩展和优化，是真正专业的C++项目应有的品质。

posted @ 2025-08-29 16:44 guanyubo 阅读(32) 评论(0) 收藏举报

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