C++ Design Patterns und Idiome

Entwurfsmuster (Design Patterns) sind bewährte, kontextunabhängige Lösungen für wiederkehrende Entwurfsprobleme und erleichtern den Entwicklungsprozess. Das Seminar behandelt C++-spezifische Muster und Idiome sowie die zentralen Entwurfsmuster der ›Gang of Four‹ (GoF). Übungen mit praxisnahen Fallbeispielen vertiefen das Verständnis für die zugrunde liegenden objektorientierten Konzepte. Verweise auf den Mustergebrauch der C++ Standard Template Library (STL) eröffnen weitere praktische Einsatzmöglichkeiten. Die Teilnehmer lernen dabei, nicht nur in einzelnen Klassen, sondern in gesamten Lösungsstrukturen zu denken und diese gezielt zu modellieren.

Inhalte des Seminars

Einführung

• Was sind Muster in der Software-Entwicklung?
• Idiom, Entwurfsmuster, Analysemuster, Architekturmuster
• Muster und Frameworks
• Anti-Muster: Wie es nicht sein sollte
• Kategorien von Mustern, klassen- und objektbasierte Muster
• Refactoring und Refactoring mit Patterns durchführen
• UML-Notation von Mustern
• Gof-Muster und weitere Mustersammlungen
• Nachteile von Mustern?

Erzeugungsmuster (Creational Pattern)

• Fabrikmethode (Factory Method): Erzeugt Objekte
• Abstrakte Fabrik (Abstract Factory): Erzeugt Familien von Objekten
• Erbauer (Builder): Konstruktion aus Teilen zusammensetzen
• Prototyp (Prototype): Erzeugt Objekt aus einer Vorlage
• Singleton: Erzeugt genau ein Objekt

Strukturmuster (Structural Pattern)

• Adapter: Bringt unterschiedliche Schnittstellen zusammen
• Brücke (Bridge): Trennt Implementierung von Abstraktion
• Dekorierer (Decorator): Erweitert Klasse um Funktionalität
• Fassade (Facade): Bietet einheitliche Schnittstelle
• Fliegengewicht (Flyweight): Verwaltet effektiv große Mengen kleiner Objekte
• Kompositum (Composite): Bildet Teil/Ganzes-Beziehung
• Proxy: Definiert Stellvertreter

Verhaltensmuster (Behavioral Pattern)

• Interpreter: Verarbeitet eine eigene Sprachgrammatik
• Schablonenmethode (Template Method): Unterklassen bestimmen Verhalten
• Befehl (Command): Trennt Befehl und Ausführung
• Beobachter (Observer): Realisiert Benachrichtigungen
• Besucher (Visitor): Kapselt Operation für Elemente
• Iterator: Läuft Elemente einer Sammlung ab
• Memento: Bildet Zustand für Sicherung ab
• Strategie (Strategy): Erlaubt Austausch von Algorithmen
• Vermittler (Mediator): Koppelt Objekte
• Zustand (State): Erlaubt Austausch von Verhalten
• Zuständigkeitskette (Chain of Responsibility): Fragt Objekte nach Verarbeitungswunsch