面试题：C++类与对象设计原则在复杂系统中的应用及内存管理

1. 类设计

GameObject基类
```
class GameObject {
public:
    virtual void update() = 0;
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~GameObject() = default;
};
```
- 这里体现了单一职责原则，GameObject基类只负责定义所有游戏对象共有的行为接口，如update和draw，每个具体的游戏对象类只需要关注自己特定的更新和绘制逻辑。

Player派生类

class Player : public GameObject {
private:
    int health;
    int score;
public:
    Player() : health(100), score(0) {}
    void update() override {
        // 玩家更新逻辑，如根据输入移动等
    }
    void draw() override {
        // 绘制玩家的逻辑
    }
};

Player类遵循单一职责原则，只负责玩家相关的属性和行为，如生命值、分数以及玩家的更新和绘制。

Enemy派生类

class Enemy : public GameObject {
private:
    int health;
    int damage;
public:
    Enemy() : health(50), damage(10) {}
    void update() override {
        // 敌人更新逻辑，如AI移动等
    }
    void draw() override {
        // 绘制敌人的逻辑
    }
};

同样，Enemy类专注于敌人特有的属性和行为，符合单一职责原则。

Obstacle派生类

class Obstacle : public GameObject {
private:
    int positionX;
    int positionY;
public:
    Obstacle(int x, int y) : positionX(x), positionY(y) {}
    void update() override {
        // 障碍物更新逻辑，可能无需更新
    }
    void draw() override {
        // 绘制障碍物的逻辑
    }
};

Obstacle类负责管理障碍物的位置及相关绘制和更新逻辑，体现单一职责原则。

2. 内存管理策略

智能指针：使用std::unique_ptr或std::shared_ptr来管理游戏对象的内存。例如，在场景管理类中，可以使用std::vector<std::unique_ptr<GameObject>>来存储所有游戏对象。
```
#include <memory>
#include <vector>

class SceneManager {
private:
    std::vector<std::unique_ptr<GameObject>> gameObjects;
public:
    void addGameObject(std::unique_ptr<GameObject> obj) {
        gameObjects.push_back(std::move(obj));
    }
    void removeGameObject(size_t index) {
        if (index < gameObjects.size()) {
            gameObjects.erase(gameObjects.begin() + index);
        }
    }
    void updateAll() {
        for (auto& obj : gameObjects) {
            obj->update();
        }
    }
    void drawAll() {
        for (auto& obj : gameObjects) {
            obj->draw();
        }
    }
};
```
- 这种方式体现了开闭原则，在不修改现有代码结构的情况下，可以方便地添加新的游戏对象类型。例如，如果要添加一个新的PowerUp类，只需要创建PowerUp类继承自GameObject，然后使用SceneManager的addGameObject方法添加即可。同时，智能指针自动管理内存，避免了手动释放内存可能导致的内存泄漏问题，提高了系统性能。

3. 总结

单一职责原则：每个类只负责一种职责，GameObject基类定义通用接口，派生类实现各自特定的行为，使得代码结构清晰，易于维护和扩展。
开闭原则：通过智能指针管理内存的场景管理系统，在不修改现有类的代码的情况下，可以方便地添加新的游戏对象类型，符合开闭原则，保证了系统的可扩展性。

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面试题：C++类与对象设计原则在复杂系统中的应用及内存管理

知识考点

面试题答案

1. 类设计

2. 内存管理策略

3. 总结