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c++如何实现一个装饰器设计模式_c++动态扩展对象功能

穿越時空

发布： 2025-12-18 16:03:07

原创

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装饰器模式通过组合动态扩展对象功能，核心角色包括Component、ConcreteComponent、Decorator和ConcreteDecorator，以统一接口为基础，在不修改原类的前提下叠加行为，适用于文本样式、日志系统、数据流处理等场景，结合智能指针可提升内存安全性。

c++如何实现一个装饰器设计模式_c++动态扩展对象功能

在C++中实现装饰器设计模式，核心是通过组合而非继承来动态扩展对象功能。它允许在运行时为某个对象添加新行为，同时不影响同类其他对象。这种模式特别适合需要灵活叠加功能的场景，比如图形界面控件、输入输出流处理等。

装饰器模式的基本结构

装饰器模式包含以下几个角色：

Component（组件接口）：定义对象的统一接口，可以是抽象类或纯虚类。
ConcreteComponent（具体组件）：实现基本功能的对象。
Decorator（装饰器基类）：持有Component指针，并实现相同接口，通常也继承自Component。
ConcreteDecorator（具体装饰器）：在调用原对象方法前后添加额外逻辑。

下面是一个简单示例，展示如何为一个文本显示功能逐步添加加粗、斜体等样式：

#include <iostream>
#include <string>

// 组件接口
class TextComponent {
public:
    virtual ~TextComponent() = default;
    virtual std::string display() const = 0;
};

// 具体组件：基础文本
class PlainText : public TextComponent {
    std::string text;
public:
    explicit PlainText(const std::string& t) : text(t) {}
    std::string display() const override {
        return text;
    }
};

// 装饰器基类
class TextDecorator : public TextComponent {
protected:
    TextComponent* component;
public:
    explicit TextDecorator(TextComponent* c) : component(c) {}
    virtual ~TextDecorator() { delete component; }
    std::string display() const override {
        return component->display();
    }
};

// 具体装饰器：加粗
class BoldText : public TextDecorator {
public:
    explicit BoldText(TextComponent* c) : TextDecorator(c) {}
    std::string display() const override {
        return "<b>" + TextDecorator::display() + "</b>";
    }
};

// 具体装饰器：斜体
class ItalicText : public TextDecorator {
public:
    explicit ItalicText(TextComponent* c) : TextDecorator(c) {}
    std::string display() const override {
        return "<i>" + TextDecorator::display() + "</i>";
    }
};

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int main() {
    TextComponent* text = new PlainText("Hello World");

    text = new BoldText(text);     // 加粗
    text = new ItalicText(text);   // 再斜体

    std::cout << text->display() << std::endl;
    // 输出: <i><b>Hello World</b></i>

    delete text; // 自动释放链式资源
    return 0;
}

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支持多层嵌套与独立控制

装饰器的优势在于可层层包装，每个装饰器只关注自己的职责。你可以根据条件决定是否应用某种装饰，比如只对特定用户加特效：

TextComponent* createStyledText(const std::string& content, bool bold, bool italic) {
    TextComponent* result = new PlainText(content);

    if (bold)   result = new BoldText(result);
    if (italic) result = new ItalicText(result);

    return result;
}

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改进内存管理（推荐使用智能指针）

原始实现中手动管理内存容易出错。更现代的写法应使用std::unique_ptr避免泄漏：

#include <memory>

class TextComponent {
public:
    virtual ~TextComponent() = default;
    virtual std::string display() const = 0;
};

using TextPtr = std::unique_ptr<TextComponent>;

class TextDecorator : public TextComponent {
protected:
    TextPtr component;
public:
    explicit TextDecorator(TextPtr c) : component(std::move(c)) {}
    // display() 同上，调用 component->display()
};

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这样外部无需手动 delete，RAII机制自动回收资源。