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c++怎么实现一个装饰器(Decorator)设计模式_c++装饰器模式实现与应用

冰火之心
发布: 2025-10-23 09:24:02
原创
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装饰器模式通过组合方式动态扩展对象功能,示例中Widget接口的TextField被BorderDecorator和ScrollDecorator逐层包装,调用draw时形成“添加滚动条→绘制文本→添加边框”的行为链,体现了运行时灵活增强特性。

c++怎么实现一个装饰器(decorator)设计模式_c++装饰器模式实现与应用

装饰器模式(Decorator Pattern)是一种结构型设计模式,它允许动态地为对象添加功能,而无需修改其原有代码。在 C++ 中,通过继承与组合的方式可以很好地实现这一模式。相比继承,装饰器更灵活,可以在运行时动态扩展对象行为。

基本思路与类结构设计

装饰器模式的核心是:

  • 定义一个组件接口(Component),所有具体组件和装饰器都实现该接口。
  • 装饰器类(Decorator)持有指向组件的指针,从而可以在调用前后添加额外逻辑。
  • 多个装饰器可以嵌套使用,形成“包装链”。

下面是一个简单的示例:为文本显示功能添加边框、滚动条等装饰效果。

#include <iostream>
#include <string>

// 组件基类
class Widget {
public:
    virtual ~Widget() = default;
    virtual void draw() const = 0;
};

// 具体组件:基础文本框
class TextField : public Widget {
    std::string text;
public:
    explicit TextField(const std::string& t) : text(t) {}
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing text field with: '" << text << "'\n";
    }
};
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实现装饰器基类与具体装饰器

装饰器也继承自 Widget,并持有一个 Widget 指针,在其基础上添加功能。

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// 装饰器基类
class WidgetDecorator : public Widget {
protected:
    Widget* widget;
public:
    explicit WidgetDecorator(Widget* w) : widget(w) {}
    void draw() const override {
        widget->draw(); // 默认转发调用
    }
};

// 添加边框的装饰器
class BorderDecorator : public WidgetDecorator {
public:
    explicit BorderDecorator(Widget* w) : WidgetDecorator(w) {}
    void draw() const override {
        WidgetDecorator::draw();
        std::cout << " + Adding border\n";
    }
};

// 添加滚动条的装饰器
class ScrollDecorator : public WidgetDecorator {
public:
    explicit ScrollDecorator(Widget* w) : WidgetDecorator(w) {}
    void draw() const override {
        std::cout << " + Adding scrollbars\n";
        WidgetDecorator::draw();
    }
};
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使用示例与运行效果

你可以像搭积木一样组合多个装饰器。

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int main() {
    // 创建原始组件
    Widget* input = new TextField("Hello");

    // 动态添加功能
    Widget* withBorder = new BorderDecorator(input);
    Widget* withScroll = new ScrollDecorator(withBorder);

    // 执行绘制
    withScroll->draw();

    // 注意:实际中应使用智能指针管理内存
    delete withScroll; // 会递归释放所有包装层

    return 0;
}
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输出结果:

 + Adding scrollbars
Drawing text field with: 'Hello'
 + Adding border
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关键点与注意事项

  • 接口一致性:装饰器和被装饰对象拥有相同的接口,使用者无需知道是否被装饰。
  • 动态扩展:可在运行时决定添加哪些功能,比静态继承更灵活。
  • 避免内存泄漏:建议使用 std::unique_ptrstd::shared_ptr 管理所有权。
  • 性能考虑:每层装饰增加一次函数调用开销,但通常可忽略。

若想支持自动内存管理,可将构造参数改为智能指针,或让装饰器接管所包装对象的生命周期。

基本上就这些。装饰器模式在 GUI 组件、流处理、日志系统中非常实用。

以上就是c++++怎么实现一个装饰器(Decorator)设计模式_c++装饰器模式实现与应用的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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