装饰器模式通过组合动态扩展对象功能，核心角色包括Component、ConcreteComponent、Decorator和ConcreteDecorator，以统一接口为基础，在不修改原类的前提下叠加行为，适用于文本样式、日志系统、数据流处理等场景，结合智能指针可提升内存安全性。
在C++中实现装饰器设计模式，核心是通过组合而非继承来动态扩展对象功能。它允许在运行时为某个对象添加新行为，同时不影响同类其他对象。这种模式特别适合需要灵活叠加功能的场景，比如图形界面控件、输入输出流处理等。
装饰器模式的基本结构
装饰器模式包含以下几个角色：
- Component（组件接口）：定义对象的统一接口，可以是抽象类或纯虚类。
- ConcreteComponent（具体组件）：实现基本功能的对象。
- Decorator（装饰器基类）：持有Component指针，并实现相同接口，通常也继承自Component。
- ConcreteDecorator（具体装饰器）：在调用原对象方法前后添加额外逻辑。
下面是一个简单示例，展示如何为一个文本显示功能逐步添加加粗、斜体等样式：
#include <iostream>
#include <string>
// 组件接口
class TextComponent {
public:
virtual ~TextComponent() = default;
virtual std::string display() const = 0;
};
// 具体组件：基础文本
class PlainText : public TextComponent {
std::string text;
public:
explicit PlainText(const std::string& t) : text(t) {}
std::string display() const override {
return text;
}
};
// 装饰器基类
class TextDecorator : public TextComponent {
protected:
TextComponent* component;
public:
explicit TextDecorator(TextComponent* c) : component(c) {}
virtual ~TextDecorator() { delete component; }
std::string display() const override {
return component->display();
}
};
// 具体装饰器：加粗
class BoldText : public TextDecorator {
public:
explicit BoldText(TextComponent* c) : TextDecorator(c) {}
std::string display() const override {
return "<b>" + TextDecorator::display() + "</b>";
}
};
// 具体装饰器：斜体
class ItalicText : public TextDecorator {
public:
explicit ItalicText(TextComponent* c) : TextDecorator(c) {}
std::string display() const override {
return "<i>" + TextDecorator::display() + "</i>";
}
};使用方式如下：
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int main() {
TextComponent* text = new PlainText("Hello World");
text = new BoldText(text); // 加粗
text = new ItalicText(text); // 再斜体
std::cout << text->display() << std::endl;
// 输出: <i><b>Hello World</b></i>
delete text; // 自动释放链式资源
return 0;
}支持多层嵌套与独立控制
装饰器的优势在于可层层包装，每个装饰器只关注自己的职责。你可以根据条件决定是否应用某种装饰，比如只对特定用户加特效：
TextComponent* createStyledText(const std::string& content, bool bold, bool italic) {
TextComponent* result = new PlainText(content);
if (bold) result = new BoldText(result);
if (italic) result = new ItalicText(result);
return result;
}改进内存管理（推荐使用智能指针）
原始实现中手动管理内存容易出错。更现代的写法应使用std::unique_ptr避免泄漏：
#include <memory>
class TextComponent {
public:
virtual ~TextComponent() = default;
virtual std::string display() const = 0;
};
using TextPtr = std::unique_ptr<TextComponent>;
class TextDecorator : public TextComponent {
protected:
TextPtr component;
public:
explicit TextDecorator(TextPtr c) : component(std::move(c)) {}
// display() 同上，调用 component->display()
};这样外部无需手动 delete，RAII机制自动回收资源。
实际应用场景建议
- 用于构建可组合的日志系统（如添加时间戳、级别前缀、颜色输出）。
- 网络数据流处理：压缩、加密、编码等逐层封装。
- GUI控件外观定制，如边框、阴影、滚动条等动态添加。
基本上就这些。只要把握“接口一致、内部持有、增强行为”的原则，就能灵活实现功能扩展而不污染原有类。
