深入理解C++装饰器模式（从零开始掌握C++设计模式中的装饰器模式）

为什么使用装饰器模式？

• 避免类爆炸：如果使用继承为每种功能组合创建子类，会导致类数量激增。
• 运行时动态组合：可以在程序运行过程中自由组合多个装饰器。
• 符合开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。

C++装饰器模式实战示例

我们以“咖啡店点单系统”为例：基础咖啡可以加牛奶、糖、奶油等配料，每种配料都会改变最终价格和描述。

1. 定义抽象组件（Component）

// Beverage.h#include <string>class Beverage {public:    virtual ~Beverage() = default;    virtual std::string getDescription() const = 0;    virtual double cost() const = 0;};

2. 实现具体组件（Concrete Component）

// Espresso.cpp#include "Beverage.h"class Espresso : public Beverage {public:    std::string getDescription() const override {        return "Espresso";    }    double cost() const override {        return 1.99;    }};

3. 定义装饰器基类（Decorator）

// CondimentDecorator.h#include "Beverage.h"class CondimentDecorator : public Beverage {protected:    Beverage* beverage;public:    CondimentDecorator(Beverage* b) : beverage(b) {}    virtual ~CondimentDecorator() { delete beverage; }};

4. 实现具体装饰器（Concrete Decorator）

// Milk.cpp#include "CondimentDecorator.h"class Milk : public CondimentDecorator {public:    Milk(Beverage* b) : CondimentDecorator(b) {}    std::string getDescription() const override {        return beverage->getDescription() + ", Milk";    }    double cost() const override {        return 0.20 + beverage->cost();    }};// Sugar.cppclass Sugar : public CondimentDecorator {public:    Sugar(Beverage* b) : CondimentDecorator(b) {}    std::string getDescription() const override {        return beverage->getDescription() + ", Sugar";    }    double cost() const override {        return 0.10 + beverage->cost();    }};

5. 使用装饰器模式

// main.cpp#include <iostream>#include "Espresso.cpp"#include "Milk.cpp"int main() {    // 创建一杯浓缩咖啡    Beverage* espresso = new Espresso();    std::cout << espresso->getDescription()               << " $" << espresso->cost() << std::endl;    // 给咖啡加牛奶    Beverage* milkCoffee = new Milk(espresso);    std::cout << milkCoffee->getDescription()               << " $" << milkCoffee->cost() << std::endl;    // 注意：根据上面的析构函数设计，delete milkCoffee 会自动 delete espresso    delete milkCoffee;    return 0;}

注意事项与最佳实践

• 内存管理：装饰器通常持有被装饰对象的指针，需注意析构顺序，避免内存泄漏或重复释放。建议使用智能指针（如 std::unique_ptr）替代裸指针。
• 接口一致性：所有装饰器必须实现与组件相同的接口。
• 组合优于继承：装饰器模式正是这一原则的完美体现。

总结

通过本篇C++装饰器模式教程，你应该已经掌握了如何在C++中实现和应用装饰器模式。它不仅能让你的代码更灵活、更易扩展，还能有效避免因过度使用继承带来的复杂性。记住，设计模式C++不是银弹，但合理使用能极大提升软件质量。

希望这篇装饰器模式教程对你有帮助！如果你正在学习C++面向对象编程，不妨动手实现一遍上述代码，加深理解。