装饰器模式的C++实现示例

核心思想

装饰器设计模式是一种结构型设计模式，它允许动态地为对象添加额外的行为或职责，而无需修改其原始类。装饰器模式通过创建一个装饰器类来包装原始对象，并在保持原始对象接口一致性的前提下，扩展其功能。

装饰器模式的核心在于：
​动态扩展功能：在不改变原始对象的情况下，通过装饰器为其添加新的行为。
​组合优于继承：装饰器模式通过组合的方式扩展功能，避免了继承带来的类层次结构复杂化。

使用场景

​动态添加功能：当需要为对象动态地添加功能，并且这些功能可以组合使用时。
​避免子类膨胀：当使用继承会导致子类数量爆炸时，装饰器模式提供了一种更灵活的替代方案。
​扩展第三方库：当无法修改第三方库的代码，但需要为其添加额外功能时。

优点

​灵活性：可以动态地为对象添加或移除功能。
​遵循开闭原则：无需修改原始类，即可扩展其功能。
​避免继承的缺点：通过组合实现功能扩展，避免了继承带来的类层次结构复杂化。

缺点

​复杂性：装饰器模式会引入大量小类，增加了代码的复杂性。
​调试困难：由于装饰器是层层包装的，调试时可能难以追踪到具体的行为。

示例代码

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

// 抽象组件：定义文本接口
class Text {
public:
    virtual ~Text() = default;
    virtual std::string render() const = 0;
};

// 具体组件：实现基本的文本
class PlainText : public Text {
private:
    std::string content;

public:
    explicit PlainText(const std::string& content) : content(content) {}

    std::string render() const override {
        return content;
    }
};

// 抽象装饰器：继承自 Text，并包含一个 Text 对象的指针
class TextDecorator : public Text {
protected:
    std::shared_ptr<Text> text;

public:
    explicit TextDecorator(std::shared_ptr<Text> text) : text(std::move(text)) {}

    std::string render() const override {
        return text->render();
    }
};

// 具体装饰器：为文本添加加粗格式
class BoldText : public TextDecorator {
public:
    explicit BoldText(std::shared_ptr<Text> text) : TextDecorator(std::move(text)) {}

    std::string render() const override {
        return "<b>" + text->render() + "</b>";
    }
};

// 具体装饰器：为文本添加斜体格式
class ItalicText : public TextDecorator {
public:
    explicit ItalicText(std::shared_ptr<Text> text) : TextDecorator(std::move(text)) {}

    std::string render() const override {
        return "<i>" + text->render() + "</i>";
    }
};

// 具体装饰器：为文本添加下划线格式
class UnderlineText : public TextDecorator {
public:
    explicit UnderlineText(std::shared_ptr<Text> text) : TextDecorator(std::move(text)) {}

    std::string render() const override {
        return "<u>" + text->render() + "</u>";
    }
};

int main() {
    // 创建原始文本
    std::shared_ptr<Text> text = std::make_shared<PlainText>("Hello, World!");
	std::cout << text->render() << std::endl;
    // 动态添加装饰器
    text = std::make_shared<BoldText>(text);
    std::cout << text->render() << std::endl;

    text = std::make_shared<ItalicText>(text);
    std::cout << text->render() << std::endl;

    text = std::make_shared<UnderlineText>(text);
    std::cout << text->render() << std::endl;

    return 0;
}

输出结果

Hello, World!
<b>Hello, World!</b>
<i><b>Hello, World!</b></i>
<u><i><b>Hello, World!</b></i></u>

代码解析

​Text 类：
抽象组件，定义了文本的接口 render()。
​PlainText 类：
具体组件，实现了基本的文本渲染。
​TextDecorator 类：
抽象装饰器，继承自 Text，并包含一个 Text 对象的指针。
提供了默认的 render() 实现，直接调用被装饰对象的 render() 方法。
​BoldText、ItalicText、UnderlineText 类：
具体装饰器，继承自 TextDecorator，重写了 render() 方法，为文本添加额外的格式。
​main 函数：
创建了一个原始文本对象 PlainText。
通过装饰器动态地为文本添加加粗、斜体和下划线格式。
最终渲染文本并输出结果。

装饰器模式通过动态地为对象添加额外的行为，提供了一种灵活的功能扩展方式。它避免了继承带来的类层次结构复杂化，同时遵循了开闭原则。在 C++ 中，可以通过组合和继承机制轻松实现装饰器模式。