🎨 Patrones de Diseño en C++

📚 Índice de Patrones

🏗️ Patrones Creacionales

1. Singleton - Garantizar una única instancia
2. Factory Method - Crear objetos sin especificar clases
3. Builder - Construir objetos complejos paso a paso

🔧 Patrones Estructurales

4. Adapter - Hacer compatibles interfaces incompatibles
5. Decorator - Añadir funcionalidad dinámicamente
6. Observer - Notificar cambios a múltiples objetos

🎯 Patrones Comportamentales

7. Strategy - Intercambiar algoritmos en tiempo de ejecución
8. Command - Encapsular solicitudes como objetos
9. Template Method - Definir estructura de algoritmo
10. State - Cambiar comportamiento según estado

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🎯 ¿Qué es un Patrón de Diseño?

Un patrón de diseño es una solución reutilizable a un problema común en el diseño de software. No es código específico, sino una plantilla conceptual que describe cómo resolver un problema que puede presentarse en muchas situaciones diferentes.

🔍 Características de los Patrones

✅ Ventajas:

• Reutilización: Soluciones probadas y testadas
• Comunicación: Lenguaje común entre desarrolladores
• Flexibilidad: Fácil modificación y extensión
• Mantenibilidad: Código más organizado y comprensible

⚠️ Desventajas:

• Complejidad: Pueden añadir overhead innecesario
• Sobre-ingeniería: No siempre son necesarios
• Curva de aprendizaje: Requieren tiempo para dominarlos

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🏗️ Clasificación de Patrones

1. Patrones Creacionales 🏭

Propósito: Proporcionar mecanismos de creación de objetos que aumenten la flexibilidad y reutilización del código.

Principios:

• Encapsular la lógica de creación
• Desacoplar el código cliente de las clases concretas
• Proporcionar flexibilidad en la creación de objetos

Ejemplos: Singleton, Factory Method, Builder, Abstract Factory, Prototype

2. Patrones Estructurales 🔧

Propósito: Componer clases y objetos para formar estructuras más grandes y flexibles.

Principios:

• Composición sobre herencia
• Interfaces estables
• Flexibilidad en la estructura

Ejemplos: Adapter, Decorator, Facade, Proxy, Composite, Bridge, Flyweight

3. Patrones Comportamentales 🎯

Propósito: Gestionar algoritmos, responsabilidades y comunicación entre objetos.

Principios:

• Encapsular comportamiento variable
• Comunicación flexible entre objetos
• Separación de responsabilidades

Ejemplos: Observer, Strategy, Command, Template Method, State, Chain of Responsibility, Iterator, Mediator, Memento, Visitor

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🎯 Patrones Más Importantes para 42

🥇 Top 5 Patrones Esenciales

1. Singleton 🏆

• Cuándo usar: Cuando necesitas exactamente una instancia
• Ejemplo: Logger, Configuración, Conexión a BD
• Relevancia en 42: Muy común en proyectos de sistemas

2. Observer 👁️

• Cuándo usar: Notificar cambios a múltiples objetos
• Ejemplo: MVC, Eventos de UI, Sistema de notificaciones
• Relevancia en 42: Fundamental en arquitecturas de software

3. Factory Method 🏭

• Cuándo usar: Crear objetos sin conocer su clase exacta
• Ejemplo: Crear diferentes tipos de archivos, formas geométricas
• Relevancia en 42: Muy útil en proyectos de programación

4. Strategy 🎯

• Cuándo usar: Intercambiar algoritmos en tiempo de ejecución
• Ejemplo: Diferentes algoritmos de ordenamiento, validaciones
• Relevancia en 42: Fundamental en algoritmos y estructuras de datos

5. Adapter 🔌

• Cuándo usar: Hacer compatibles interfaces incompatibles
• Ejemplo: Integrar librerías externas, APIs diferentes
• Relevancia en 42: Muy útil en proyectos de integración

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🧠 Principios SOLID y Patrones

S - Single Responsibility Principle

• Patrones relacionados: Strategy, Command
• Aplicación: Cada clase tiene una sola responsabilidad

O - Open/Closed Principle

• Patrones relacionados: Decorator, Observer, Strategy
• Aplicación: Abierto para extensión, cerrado para modificación

L - Liskov Substitution Principle

• Patrones relacionados: Template Method, Strategy
• Aplicación: Los objetos derivados deben ser sustituibles por sus bases

I - Interface Segregation Principle

• Patrones relacionados: Adapter, Facade
• Aplicación: Interfaces específicas son mejores que generales

D - Dependency Inversion Principle

• Patrones relacionados: Factory Method, Abstract Factory, Dependency Injection
• Aplicación: Depender de abstracciones, no de concreciones

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🎯 Cómo Elegir el Patrón Correcto

🤔 Preguntas Clave:

1. ¿Qué problema estoy resolviendo?

   • Creación de objetos → Patrones Creacionales
   • Estructura de clases → Patrones Estructurales
   • Comportamiento → Patrones Comportamentales

2. ¿Cuál es el contexto?

   • Sistema simple → Patrones básicos (Singleton, Factory)
   • Sistema complejo → Patrones avanzados (Observer, Strategy)

3. ¿Qué flexibilidad necesito?

   • Alta flexibilidad → Strategy, Observer, Decorator
   • Baja flexibilidad → Singleton, Template Method

📊 Matriz de Decisión

Problema	Patrón Recomendado	Alternativas
Una sola instancia	Singleton	-
Crear objetos	Factory Method	Abstract Factory, Builder
Notificar cambios	Observer	Mediator
Intercambiar algoritmos	Strategy	Template Method
Añadir funcionalidad	Decorator	Adapter
Hacer compatible	Adapter	Facade

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🚀 Implementación en C++

🔧 Características Específicas de C++

Templates y Patrones

// Template Method con templates
template<typename T>
class Algorithm {
public:
    void execute() {
        step1();
        step2();
        step3();
    }
protected:
    virtual void step1() = 0;
    virtual void step2() = 0;
    virtual void step3() = 0;
};

RAII y Patrones

// Singleton con RAII
class Singleton {
private:
    static std::unique_ptr<Singleton> instance;
    Singleton() = default;
public:
    static Singleton& getInstance() {
        if (!instance) {
            instance = std::make_unique<Singleton>();
        }
        return *instance;
    }
};

Smart Pointers y Patrones

// Observer con smart pointers
class Subject {
private:
    std::vector<std::weak_ptr<Observer>> observers;
public:
    void attach(std::shared_ptr<Observer> observer) {
        observers.push_back(observer);
    }
};

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📚 Recursos Adicionales

📖 Libros Recomendados

• "Design Patterns" - Gang of Four (GoF)
• "Head First Design Patterns" - Freeman & Robson
• "Patterns of Enterprise Application Architecture" - Martin Fowler

🌐 Enlaces Útiles

• Refactoring Guru - Explicaciones detalladas
• Source Making - Ejemplos prácticos
• C++ Reference - Documentación C++

🎯 Para 42 Específicamente

• Cub3D: Observer, Strategy, Factory Method
• Philosophers: Singleton, Observer, State
• Minishell: Command, Strategy, Factory Method
• Webserv: Observer, Strategy, Adapter

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🎯 Próximos Pasos

1. Estudia los patrones individuales en sus archivos específicos
2. Practica implementaciones en C++
3. Identifica patrones en código existente
4. Aplica patrones en tus proyectos de 42

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¡Los patrones de diseño son herramientas poderosas que te ayudarán a escribir código más limpio, flexible y mantenible! 🚀