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C++如何实现一个装饰器(Decorator)设计模式?(代码示例)

尼克

尼克

发布时间:2025-12-29 17:14:39

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来源于php中文网

原创

装饰器模式在C++中通过组合替代继承,用抽象基类Component定义统一接口,具体装饰器持基类指针转发并增强操作。

c++如何实现一个装饰器(decorator)设计模式?(代码示例)

在C++中实现装饰器模式,核心是用组合代替继承,动态地为对象添加新功能,而不改变其原有接口。它依赖抽象基类定义统一接口,具体装饰器继承该基类并持有一个被装饰对象的指针(通常是基类指针),在转发调用的同时增强行为。

定义抽象组件接口

所有可被装饰的对象(包括原始组件和装饰器本身)都需实现同一接口:

class Component {
public:
    virtual ~Component() = default;
    virtual void operation() const = 0;
};

实现具体组件(Concrete Component)

这是被装饰的原始对象,提供基础行为:

class ConcreteComponent : public Component {
public:
    void operation() const override {
        std::cout << "ConcreteComponent: basic operation\n";
    }
};

定义抽象装饰器基类

装饰器也继承自 Component,内部持有一个 Component*(或智能指针),构造时传入被装饰对象:

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class Decorator : public Component {
protected:
    std::unique_ptr<Component> component_;
<p>public:
explicit Decorator(std::unique<em>ptr<Component> comp)
: component</em>(std::move(comp)) {}</p><pre class="brush:php;toolbar:false;">void operation() const override {
    if (component_) {
        component_->operation();
    }
}

};

实现具体装饰器(如日志、计时等)

每个装饰器重写 operation(),在调用父类转发前/后插入额外逻辑:

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class LoggingDecorator : public Decorator {
public:
    explicit LoggingDecorator(std::unique_ptr<Component> comp)
        : Decorator(std::move(comp)) {}
<pre class="brush:php;toolbar:false;">void operation() const override {
    std::cout << "[LOG] Before operation\n";
    Decorator::operation(); // 转发给被装饰对象
    std::cout << "[LOG] After operation\n";
}

};

class TimingDecorator : public Decorator { public: explicit TimingDecorator(std::unique_ptr comp) : Decorator(std::move(comp)) {}

void operation() const override {
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    Decorator::operation();
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto ms = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start).count();
    std::cout << "[TIME] Operation took " << ms << " ms\n";
}

};

使用方式:链式装饰

支持多层装饰,顺序决定执行顺序(最外层装饰器最先执行):

int main() {
    std::unique_ptr<Component> comp = std::make_unique<ConcreteComponent>();
<pre class="brush:php;toolbar:false;">comp = std::make_unique<LoggingDecorator>(std::move(comp));
comp = std::make_unique<TimingDecorator>(std::move(comp));

comp->operation();
// 输出:
// [LOG] Before operation
// [TIME] Operation took X ms
// ConcreteComponent: basic operation
// [TIME] Operation took X ms
// [LOG] After operation

}

注意:装饰器不修改原对象,而是包装它;推荐用 std::unique_ptr 管理所有权,避免裸指针和内存泄漏;若需运行时解绑,可用 std::shared_ptr 配合弱引用策略。

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