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C++ 设计模式-装饰器模式

article 2025/2/20 3:12:14

C++ 装饰模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，允许在不修改现有类的情况下动态地给一个对象添加一些额外的职责。装饰模式通常用来扩展功能，特别是在不希望通过继承的方式来改变类时，它可以通过“装饰”原始对象来增加行为。

经典示例：图形界面控件的装饰

简单的图形接口和多个实现类，例如 Circle 和 Rectangle，可以使用装饰模式来增加一些功能，比如绘制时增加边框、阴影等，而不修改原始的图形类。

1. 代码示例

#include <iostream>
#include <memory>

// 组件接口
class Shape {
public:
    virtual ~Shape() = default;
    virtual void draw() const = 0;
};

// 具体组件类：Circle
class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Circle" << std::endl;
    }
};

// 具体组件类：Rectangle
class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Rectangle" << std::endl;
    }
};

// 装饰器基类
class ShapeDecorator : public Shape {
protected:
    std::shared_ptr<Shape> wrappedShape;  // 被装饰的对象

public:
    explicit ShapeDecorator(std::shared_ptr<Shape> shape) : wrappedShape(std::move(shape)) {}
    virtual void draw() const override {
        wrappedShape->draw();
    }
};

// 具体装饰类：BorderDecorator
class BorderDecorator : public ShapeDecorator {
public:
    explicit BorderDecorator(std::shared_ptr<Shape> shape) : ShapeDecorator(std::move(shape)) {}

    void draw() const override {
        ShapeDecorator::draw();
        std::cout << "Adding Border" << std::endl;
    }
};

// 具体装饰类：ShadowDecorator
class ShadowDecorator : public ShapeDecorator {
public:
    explicit ShadowDecorator(std::shared_ptr<Shape> shape) : ShapeDecorator(std::move(shape)) {}

    void draw() const override {
        ShapeDecorator::draw();
        std::cout << "Adding Shadow" << std::endl;
    }
};

// 测试代码
int main() {
    // 创建一个基本的 Circle
    std::shared_ptr<Shape> circle = std::make_shared<Circle>();
    std::cout << "Basic Circle:" << std::endl;
    circle->draw();
    std::cout << std::endl;

    // 给 Circle 增加边框
    std::shared_ptr<Shape> borderedCircle = std::make_shared<BorderDecorator>(circle);
    std::cout << "Circle with Border:" << std::endl;
    borderedCircle->draw();
    std::cout << std::endl;

    // 给 Circle 增加阴影
    std::shared_ptr<Shape> shadowedCircle = std::make_shared<ShadowDecorator>(circle);
    std::cout << "Circle with Shadow:" << std::endl;
    shadowedCircle->draw();
    std::cout << std::endl;

    // 给 Circle 增加边框和阴影
    std::shared_ptr<Shape> decoratedCircle = std::make_shared<ShadowDecorator>(borderedCircle);
    std::cout << "Circle with Border and Shadow:" << std::endl;
    decoratedCircle->draw();
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

2. 解释

Shape：这是一个抽象接口，定义了 draw() 方法，所有具体的图形（如 Circle 和 Rectangle）都继承自它。
Circle 和 Rectangle：这些是具体的图形类，直接实现了 Shape 接口的 draw() 方法，表示如何绘制一个圆形或矩形。
ShapeDecorator：这是装饰器基类，它也实现了 Shape 接口，并持有一个 Shape 指针（即被装饰的对象）。它的 draw() 方法会委托给被装饰的 Shape 对象的 draw() 方法。
BorderDecorator 和 ShadowDecorator：这两个类是具体的装饰器，分别在原始图形的 draw() 方法基础上增加了“边框”和“阴影”功能。

3. 测试输出

Basic Circle:
Drawing a Circle

Circle with Border:
Drawing a Circle
Adding Border

Circle with Shadow:
Drawing a Circle
Adding Shadow

Circle with Border and Shadow:
Drawing a Circle
Adding Border
Adding Shadow