享元模式通过共享内部状态减少对象数量，降低内存开销。将对象划分为可共享的内部状态和需传入的外部状态，利用享元工厂管理共享实例，避免重复创建。适用于大量相似对象场景，如文本样式、图形图标等，提升性能但增加复杂度，需注意对象不可变性和线程安全。

在C++中，当程序需要创建大量相似或重复的对象时，内存开销和性能损耗会显著增加。享元模式（Flyweight Pattern）通过共享可复用的对象来减少对象数量，从而降低内存使用和提升效率。它特别适用于对象中存在大量重复数据的场景，比如文本编辑器中的字符样式、游戏中的粒子效果或图形系统中的图标。

享元模式的核心思想

享元模式将对象的状态划分为“内部状态”和“外部状态”：

• 内部状态：可以被多个对象共享，不会随环境变化，如颜色、字体、纹理等。
• 外部状态：依赖于上下文，不可共享，需在使用时传入，如位置、尺寸等。

通过将内部状态提取出来集中管理，多个对象可以引用同一个共享实例，避免重复创建。

实现享元工厂与共享池

通常使用一个享元工厂来管理共享对象的创建和复用，确保相同内部状态的对象只被创建一次。

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

// 字符样式作为享元对象 class CharacterStyle { public: CharacterStyle(const std::string& font, int size, const std::string& color) : font_(font), size_(size), color_(color) {}

void display() const {     std::cout << "Font: " << font_ << ", Size: " << size_ << ", Color: " << color_ << "n"; }

~StyleFactory() {     for (auto& pair : styles_) {         delete pair.second;     } }

使用享元对象减少开销

在实际使用中，客户端不再直接创建对象，而是通过工厂获取共享实例，并传入外部状态（如字符位置）。

FILM

利用两张现有的图像，创建一个动画。

47

查看详情

int main() { StyleFactory factory;

// 模拟文档中多个字符使用相同样式 auto style1 = factory.getStyle("Arial", 12, "black"); auto style2 = factory.getStyle("Arial", 12, "black"); // 实际是同一个对象  std::cout << (style1 == style2 ? "Same object reusedn" : "Different objectsn");  // 使用时结合外部状态 style1->display(); // 输出样式信息 std::cout << "Position: (10, 20)n"; // 外部状态：位置  return 0;

在这个例子中，即使创建了上千个具有相同字体、大小和颜色的字符，它们都共享同一个

CharacterStyle

实例，极大减少了内存占用。

注意事项与适用场景

享元模式虽然能节省资源，但也会增加代码复杂度。使用时注意以下几点：

• 只有当对象的内部状态高度重复且数量庞大时，才值得引入享元模式。
• 共享对象必须是不可变的，否则一个地方修改会影响所有引用它的对象。
• 外部状态的传递要清晰明确，避免逻辑混乱。
• 考虑线程安全，若多线程访问共享池，需加锁保护。

基本上就这些。合理使用享元模式，可以在C++中有效控制对象膨胀，提升系统性能。