装饰器模式 (Decorator Pattern)

装饰器模式 (Decorator Pattern)

意图：动态地给对象添加额外的职责，比继承更灵活。

基础组件

• Component (组件)：定义对象的接口
• ConcreteComponent (具体组件)：实现Component的基本功能
• Decorator (装饰器)：持有Component引用，实现Component接口
• ConcreteDecorator (具体装饰器)：添加具体功能

继承/实现关系

Component <|-- ConcreteComponent
Component <|-- Decorator
Decorator <|-- ConcreteDecorator
Decorator --> Component (组合)

应用场景

• 需要动态添加/撤销功能
• 不能使用子类扩展功能的情况
• 需要多种功能组合

C++ 实现（咖啡加料场景）

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

/*
* 装饰器模式
* 意图：动态地给对象添加额外的职责，比继承更灵活。
* 基础组件：
* - Component (组件)：定义对象的接口
* - ConcreteComponent (具体组件)：实现组件接口
* - Decorator (装饰器)：持有Component引用，实现Component接口
* - ConcreteDecorator (具体装饰器)：扩展Decorator，添加额外的职责
* 继承/实现关系：
* ConcreteComponent 继承自 Component
* Decorator 继承自 Component，并持有 Component 的引用
* ConcreteDecorator 继承自 Decorator，并扩展其功能
* 
* 值得注意的是，无论是基础组件还是装饰器，都实现了相同的接口，因此装饰器不仅可以使用在组件上，也可以为一个装饰器添加另一个装饰器，这样就可以动态地组合不同的装饰器来创建新的功能。
*/

// 组件：咖啡
class Coffee {
public:
    virtual ~Coffee() = default;
    virtual std::string getDescription() const = 0;
    virtual double cost() const = 0;
};

// 具体组件：浓缩咖啡
class Espresso : public Coffee {
public:
    std::string getDescription() const override {
        return "Espresso";
    }
    double cost() const override {
        return 1.99;
    }
};

// 装饰器基类，它继承自 Coffee（保证对外的接口不变），并持有一个 Coffee 对象的引用（用来实现对外接口，实际是对Coffee具体实例的装饰）
class CoffeeDecorator : public Coffee {
public:
    explicit CoffeeDecorator(std::unique_ptr<Coffee> coffee)
        : coffee_(std::move(coffee)) {}

    std::string getDescription() const override {
        return coffee_->getDescription();
    }

    double cost() const override {
        return coffee_->cost();
    }

protected:
    std::unique_ptr<Coffee> coffee_;
};

// 具体装饰器：牛奶
class Milk : public CoffeeDecorator {
public:
    using CoffeeDecorator::CoffeeDecorator;

    std::string getDescription() const override {
        return coffee_->getDescription() + ", Milk";
    }

    double cost() const override {
        return coffee_->cost() + 0.50;
    }
};

// 具体装饰器：摩卡
class Mocha : public CoffeeDecorator {
public:
    using CoffeeDecorator::CoffeeDecorator;

    std::string getDescription() const override {
        return coffee_->getDescription() + ", Mocha";
    }

    double cost() const override {
        return coffee_->cost() + 0.70;
    }
};

// 具体装饰器：奶泡
class Whip : public CoffeeDecorator {
public:
    using CoffeeDecorator::CoffeeDecorator;

    std::string getDescription() const override {
        return coffee_->getDescription() + ", Whip";
    }

    double cost() const override {
        return coffee_->cost() + 0.40;
    }
};


void DecoratorPattern()
{
	std::cout << std::string(13, '-') << " Decorator Pattern " << std::string(13, '-') << "\n";

    // 基础咖啡
    auto coffee = std::make_unique<Espresso>();
    std::cout << coffee->getDescription() << ": $" << coffee->cost() << "\n";

    // 加牛奶和摩卡
    auto decoratedCoffee = std::make_unique<Mocha>(
        std::make_unique<Milk>(std::move(coffee))
    );
    std::cout << decoratedCoffee->getDescription() << ": $"
        << decoratedCoffee->cost() << "\n";

    // 再加奶泡
    auto superCoffee = std::make_unique<Whip>(std::move(decoratedCoffee));
    std::cout << superCoffee->getDescription() << ": $"
        << superCoffee->cost() << "\n";
}

组件对应关系

• Coffee → 组件接口
• Espresso → 具体组件
• CoffeeDecorator → 装饰器基类
• Milk/Mocha/Whip → 具体装饰器