从C++编程入手设计模式——装饰器模式
我们今天玩装饰器模式。在写代码的时候，我们经常会遇到这样的需求：在不修改原有类的情况下，给它增加一些额外的功能。比如你已经有一个文本打印类，但现在你想让它打印出来的内容自动加上引号、变成大写，甚至加上前缀或后缀。你可能第一反应是继承，但如果装饰的方式有很多种，继承的子类就会变得非常多，既麻烦又不灵活。装饰器设计模式就是为了解决这个问题的。一句话：一个运行时继承的方案
所以，啥是装饰器模式
装饰器模式的本质，是通过“包裹”一个已有对象，动态地给它添加一些行为。这就像给一个人加上一件外套一样，不改变他本身，但看起来更漂亮或功能更强。用专业一点的话说，装饰器模式是一种结构型模式，它允许我们在不改变原有对象结构的基础上，动态地添加职责。
样板
#include <iostream>
#include <memory>
class Component {
public:
virtual void operation() const = 0;
virtual ~Component() = default;
};
class ConcreteComponent : public Component {
public:
void operation() const override {
std::cout << "ConcreteComponent operation\n";
}
};
class Decorator : public Component {
protected:
std::shared_ptr<Component> component;
public:
Decorator(std::shared_ptr<Component> comp) : component(std::move(comp)) {}
};
class ConcreteDecoratorA : public Decorator {
public:
ConcreteDecoratorA(std::shared_ptr<Component> comp) : Decorator(std::move(comp)) {}
void operation() const override {
std::cout << "ConcreteDecoratorA adds behavior\n";
component->operation();
}
};
class ConcreteDecoratorB : public Decorator {
public:
ConcreteDecoratorB(std::shared_ptr<Component> comp) : Decorator(std::move(comp)) {}
void operation() const override {
std::cout << "ConcreteDecoratorB adds behavior\n";
component->operation();
}
};
int main() {
auto simple = std::make_shared<ConcreteComponent>();
auto decorator1 = std::make_shared<ConcreteDecoratorA>(simple);
auto decorator2 = std::make_shared<ConcreteDecoratorB>(decorator1);
decorator2->operation();
return 0;
}
如上图所示，这就是一个最简单的装饰器的样板代码。我们留心到，我们在构造函数中，动态的接受基类的指针，现在我们就能扩展原先的功能，实际上上面的decorator2是ConcreteComponent，ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB的组合，不信的话试试看上面的代码？
装饰器与继承的对比
装饰器模式看起来跟继承很像，因为它也复用了接口，但它比继承灵活得多。继承是编译期的静态行为，你一旦决定了一个类的继承关系，就很难在运行时修改。而装饰器是运行时的动态组合，你可以按需添加任意多层功能，不用管组合数量，也不用写一堆子类。
应用场景总结
装饰器模式非常适合用于：
- 不希望修改已有类的前提下添加功能；
- 想要用组合代替继承，提升灵活性；
- 想对某个对象添加一系列功能（如加边框、加阴影、加滚动条）；
- 希望保持开放封闭原则（对扩展开放，对修改封闭）；
在图形界面库（如 Qt、Java Swing）、流操作（如 C++ 的 iostream）、Java IO、甚至日志系统中，都可以看到装饰器模式的身影。
练习题
基础装饰器——文本输出装饰器
题目描述：
设计一个基础的文本输出接口 TextPrinter，默认实现是 PlainTextPrinter，直接打印字符串。现在你希望加入一些装饰器：
QuoteDecorator：为输出文本添加前后引号；StarDecorator：在文本两边加上星号***；UpperCaseDecorator：将所有输出内容变为大写。
要求：
- 使用抽象基类 + 装饰器类实现；
- 所有装饰器都可以组合嵌套使用。
提示结构：
struct TextPrinter {
virtual void print(const std::string& text) = 0;
virtual ~TextPrinter() = default;
};
class PlainTextPrinter : public TextPrinter {
void print(const std::string& text) override;
};
class TextDecorator : public TextPrinter {
protected:
std::shared_ptr<TextPrinter> wrappee;
public:
TextDecorator(std::shared_ptr<TextPrinter> printer);
};
class QuoteDecorator : public TextDecorator { ... };
class StarDecorator : public TextDecorator { ... };
class UpperCaseDecorator : public TextDecorator { ... };