C++装饰器模式怎样支持动态添加移除功能基于链式调用的实现技巧-C++-PHP中文网

C++装饰器模式怎样支持动态添加移除功能基于链式调用的实现技巧

P粉602998670

发布： 2025-07-09 11:01:01

原创

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装饰器模式的核心思想是在不修改原有类的前提下动态为对象添加职责。它通过组合+接口抽象的方式实现，每个装饰器持有被装饰对象的指针，并实现统一接口。要构建可链式调用的装饰器结构，关键在于：①每个装饰器返回当前对象引用；②使用辅助类管理装饰器链；③插入新装饰器时修改链表指针。实现动态添加与移除需维护装饰器链表，通过遍历链表执行操作。实现细节需注意：①避免循环引用，使用weak_ptr；②保持接口一致性；③链式调用返回引用而非拷贝；④装饰器顺序对行为有影响。

C++装饰器模式怎样支持动态添加移除功能基于链式调用的实现技巧

C++中实现装饰器模式来支持动态添加和移除功能，其实并不像其他语言（比如Python）那样直观。但通过链式调用的设计思路，我们可以构造出一种灵活的结构，让对象在运行时按需“包裹”或“解包”功能。

什么是装饰器模式的核心思想？

装饰器模式的本质是在不修改原有类的前提下，动态地为对象添加职责。它和继承不同的是，这种扩展是运行时决定的，并且可以叠加多个行为。

在C++中没有原生支持装饰器语法，但我们可以通过组合 + 接口抽象的方式模拟这个过程。而如果想实现类似“链式调用”的方式来管理这些装饰器，就需要设计好接口之间的衔接逻辑。

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如何构建一个可链式调用的装饰器结构？

关键在于：

每个装饰器都实现统一的接口
装饰器内部持有被装饰对象的指针或引用（最好是智能指针）
每个装饰器返回当前对象的引用，从而支持链式调用

举个例子，假设我们有一个基础接口：

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

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然后我们定义一个装饰器基类：

class Decorator : public Component {
protected:
    std::shared_ptr<Component> component_;
public:
    Decorator(std::shared_ptr<Component> comp) : component_(comp) {}
    void operation() override {
        component_->operation();
    }
};

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每个具体的装饰器（如 LoggingDecorator、TimingDecorator）都可以继承自这个基类，并在调用前后插入自己的逻辑。

为了支持链式调用，我们可以设计一个辅助类或者使用函数返回引用：

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class OperationChain {
private:
    std::shared_ptr<Component> obj_;
public:
    OperationChain(std::shared_ptr<Component> obj) : obj_(obj) {}

    OperationChain& add_decorator(std::shared_ptr<Component> decorator) {
        // 这里把当前对象包装进装饰器
        decorator->set_wrapped(obj_);
        obj_ = decorator;
        return *this;
    }

    void run() {
        obj_->operation();
    }
};

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这样你就可以写：

auto chain = OperationChain(base_obj)
                .add_decorator(log_decorator)
                .add_decorator(timer_decorator);
chain.run();

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怎么实现动态添加与移除？

要实现“动态添加/移除”，本质上是要维护一个装饰器链表，并允许在运行时插入或删除节点。

这里有几个技巧：

把装饰器组织成一个链表结构，每个节点保存前一个和后一个装饰器的引用
插入新装饰器时，修改链表指针即可
移除某个装饰器时，将其前后连接起来跳过该节点

具体做法可以如下：

struct Node {
    std::shared_ptr<Component> decorator;
    std::weak_ptr<Node> prev;
    std::shared_ptr<Node> next;
};

class DynamicChain {
private:
    std::shared_ptr<Node> head_;
    std::shared_ptr<Node> tail_;
public:
    void append(std::shared_ptr<Component> dec) {
        auto new_node = std::make_shared<Node>();
        new_node->decorator = dec;
        if (!head_) {
            head_ = new_node;
            tail_ = new_node;
        } else {
            tail_->next = new_node;
            new_node->prev = tail_;
            tail_ = new_node;
        }
    }

    void remove(std::shared_ptr<Component> dec) {
        // 遍历链表找到对应节点并断开连接
    }

    void run() {
        auto cur = head_;
        while (cur) {
            cur->decorator->operation();
            cur = cur->next;
        }
    }
};

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这种方式虽然复杂一点，但非常灵活，适合需要频繁增删装饰器的场景。