從C++編程入手設(shè)計模式——裝飾器模式

? 我們今天玩裝飾器模式。在寫代碼的時候，我們經(jīng)常會遇到這樣的需求：在不修改原有類的情況下，給它增加一些額外的功能。比如你已經(jīng)有一個文本打印類，但現(xiàn)在你想讓它打印出來的內(nèi)容自動加上引號、變成大寫，甚至加上前綴或后綴。你可能第一反應(yīng)是繼承，但如果裝飾的方式有很多種，繼承的子類就會變得非常多，既麻煩又不靈活。裝飾器設(shè)計模式就是為了解決這個問題的。一句話：一個運(yùn)行時繼承的方案

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所以，啥是裝飾器模式

裝飾器模式的本質(zhì)，是通過“包裹”一個已有對象，動態(tài)地給它添加一些行為。這就像給一個人加上一件外套一樣，不改變他本身，但看起來更漂亮或功能更強(qiáng)。用專業(yè)一點(diǎn)的話說，裝飾器模式是一種結(jié)構(gòu)型模式，它允許我們在不改變原有對象結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，動態(tài)地添加職責(zé)。

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樣板

#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;
}

? 如上圖所示，這就是一個最簡單的裝飾器的樣板代碼。我們留心到，我們在構(gòu)造函數(shù)中，動態(tài)的接受基類的指針，現(xiàn)在我們就能擴(kuò)展原先的功能，實(shí)際上上面的decorator2是ConcreteComponent，ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB的組合，不信的話試試看上面的代碼？

裝飾器與繼承的對比

裝飾器模式看起來跟繼承很像，因為它也復(fù)用了接口，但它比繼承靈活得多。繼承是編譯期的靜態(tài)行為，你一旦決定了一個類的繼承關(guān)系，就很難在運(yùn)行時修改。而裝飾器是運(yùn)行時的動態(tài)組合，你可以按需添加任意多層功能，不用管組合數(shù)量，也不用寫一堆子類。

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應(yīng)用場景總結(jié)

裝飾器模式非常適合用于：

• 不希望修改已有類的前提下添加功能；
• 想要用組合代替繼承，提升靈活性；
• 想對某個對象添加一系列功能（如加邊框、加陰影、加滾動條）；
• 希望保持開放封閉原則（對擴(kuò)展開放，對修改封閉）；

在圖形界面庫（如 Qt、Java Swing）、流操作（如 C++ 的 iostream）、Java IO、甚至日志系統(tǒng)中，都可以看到裝飾器模式的身影。

練習(xí)題

基礎(chǔ)裝飾器——文本輸出裝飾器

題目描述：
設(shè)計一個基礎(chǔ)的文本輸出接口 TextPrinter，默認(rèn)實(shí)現(xiàn)是 PlainTextPrinter，直接打印字符串?，F(xiàn)在你希望加入一些裝飾器：

• QuoteDecorator：為輸出文本添加前后引號；
• StarDecorator：在文本兩邊加上星號 ***；
• UpperCaseDecorator：將所有輸出內(nèi)容變?yōu)榇髮憽?/li>

要求：

• 使用抽象基類 + 裝飾器類實(shí)現(xiàn)；
• 所有裝飾器都可以組合嵌套使用。

提示結(jié)構(gòu)：

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 { ... };

實(shí)現(xiàn)的代碼：modern-cpp-patterns-playground/Decorate/TextPrinter at main · Charliechen114514/modern-cpp-patterns-playground