デザインパターン_Builder #初心者

参照記事

wiki-Builderパターン
 7. Builder パターン
 【デザインパターン】ビルダーパターン

Builderパターンとは

Builderパターンとは，生成に関するデザインパターンである．
複雑な処理や，値が少しだけ違う処理を多く作る場合に使われます．

例：

例えば、家を建てることを考えてみます。完成する家がどのような家になるかというのは「家の構築過程」と「素材」大きく２つの要素で
決定されると考えてみてください。「作成過程」とは、「どのような順番で、どこに何を配置していくか」というようなことであり、
「素材」とは、「柱には何を使って、壁には何を使って・・・」ということであると考えてください。
このとき、「作成過程」には、"平屋を建てるための作成過程" や "２階建ての家を建てるための作成過程"、
または "少し変わった平屋を建てるための作成過程" など様々なものが考えられます。
同様に、「素材」にも、"柱は木で、壁は土壁、屋根は瓦" などのような和風の家を建てるための素材を用いることもあれば、
"柱は鉄で壁と屋根はコンクリート" といった場合も考えられます。
これらをそれぞれ用意しておくことで、『 "ちょっと変わった平屋を建てる作成過程" で "柱は鉄で壁と屋根はコンクリート" の家を建ててください』という要望に柔軟に応えることができるようになります。
Builder パターンとは、このような、「作成過程」を決定する Director と呼ばれるものと「表現形式」を決定する Builder と呼ばれるものを組み合わせることで、オブジェクトの生成をより柔軟にし、
そのオブジェクトの「作成過程」をもコントロールすることができるようにするためのパターンです。

7. Builder パターンより引用

メリット

・複雑なオブジェクトの構築方法をカプセルできる
・複数の変化するプロセスで、オブジェクトを構築できます（オプション機能）
・製品の内部表現をカプセル化することもできる
・クライアントには中小インタフェースしか見えないため、交換が容易になる

【デザインパターン】ビルダーパターンより引用

デメリット

・シンプルな構造のインスタンス生成に適応しても、意味がなく工数が増えてしまう
・どのような情報を渡す必要性があるのか、ということをクライアント側が知っていなくてはならない

【デザインパターン】ビルダーパターンより引用

クラス図

wiki-Builderパターンより引用

処理

Director: Director
Builder: Builder
Building: Building
ConcreteBuilder: JapaneseHouseBuilder・KamakuraBuilder
wiki-Builderパターンを参考にコーディングしました．

main

main.cpp

#include <iostream>
#include "Director.h"
#include "JapaneseHouseBuilder.h"
#include "KamakuraBuilder.h"

int main()
{
    Director<JapaneseHouseBuilder> d1;
    Director<KamakuraBuilder> d2;

    d1.construct();
    d2.construct();
    return 0;
}

Director: Director

ConcreteBuilderのメソッドの呼び出しを行う

Director.h

#include "Builder.h"

template <is_builder builder>
class Director
{
private:
    builder obj;
public:
    void construct()
    {
        obj.BuildBase();
        obj.BuildFrame();
        obj.BuildWall();
        obj.Print();
    }
};

Builder: Builder

conceptを使用してBuildingで定義しなければいけない関数を制約する

Builder.h

template <class T>
concept is_builder = requires(T& obj)
{
    obj.BuildBase();
    obj.BuildFrame();
    obj.BuildWall();
    obj.Print();
};

Building: Building

ConcreteBuilderで設定する素材を定義する

Building.h

#include <string>

using namespace std;

class Building
{
private:
    string Base;
    string Frame;
    string Wall;
public:

    void SetBase(const string base) { this->Base = base; }
    void SetFrame(const string frame) { this->Frame = frame; }
    void SetWall(const string wall) { this->Wall = wall; }

    string GetMaterial() {
        return
            "[Base:" + Base + ", "
            + "Frame:" + Frame + ", "
            + "Wall:" + Wall
            +"]";
    }
};

ConcreteBuilder: JapaneseHouseBuilder・KamakuraBuilder

Builderで制約した関数を定義する
素材を設定する

JapaneseHouseBuilder.h

#include "Building.h"
#include <iostream>

using namespace std;
class JapaneseHouseBuilder {
private:
    Building builder;
public:
    JapaneseHouseBuilder() {}
    ~JapaneseHouseBuilder() {}

    void BuildBase() { builder.SetBase("CONCRETE"); }

    void BuildFrame() { builder.SetFrame("WOOD"); }

    void BuildWall() { builder.SetWall("CLAY"); }

    void Print() { cout << builder.GetMaterial() << endl; }
};

KamakuraBuilder.h

#include "Building.h"
#include <iostream>

class KamakuraBuilder {
private:
    Building builder;
public:
    KamakuraBuilder() {}
    ~KamakuraBuilder() {}

    void BuildBase() { builder.SetBase("SNOW"); }

    void BuildFrame() { builder.SetFrame("SNOW"); }

    void BuildWall() { builder.SetWall("SNOW"); }

    void Print() { cout << builder.GetMaterial() << endl; }
};

出力

上がJapaneseHouseBuilder
下がKamakuraBuilder

[Base:CONCRETE, Frame:WOOD, Wall:CLAY]
[Base:SNOW, Frame:SNOW, Wall:SNOW]