C++装饰器模式实现与实例解析

C++可通过接口抽象、类组合与智能指针委托实现装饰器模式：定义统一Component接口，Concrete Component实现基础功能，Decorator基类持有并转发Component指针，Concrete Decorators添加具体职责，运行时动态组合。

在 C++ 中没有 Python 那样原生的 @decorator 语法，但可以通过类组合 + 接口抽象 + 指针/智能指针委托，完整实现装饰器模式（Decorator Pattern）——它属于结构型设计模式，核心是「动态地为对象添加职责，而不改变其原有结构」。

定义统一接口（Component）

所有被装饰对象和装饰器都要实现同一接口，保证可替换性：

class Coffee {
public:
    virtual ~Coffee() = default;
    virtual std::string getDescription() const = 0;
    virtual double getCost() const = 0;
};

实现具体组件（Concrete Component）

基础对象，比如一杯普通咖啡：

class SimpleCoffee : public Coffee {
public:
    std::string getDescription() const override {
        return "Simple coffee";
    }
    double getCost() const override {
        return 2.0;
    }
};

定义装饰器基类（Decorator）

关键：持有 Component 智能指针，并转发调用；自身也继承 Component，支持层层嵌套：

class CoffeeDecorator : public Coffee {
protected:
    std::unique_ptr coffee_;

public:
    explicit CoffeeDecorator(std::unique_ptr coffee)
        : coffee_(std::move(coffee)) {}

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

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

实现具体装饰器（Concrete Decorators）

每个装饰器只负责一项增强逻辑，例如加牛奶、加糖、加焦糖：

• MilkDecorator：在描述后追加 " + milk"，成本 +0.5
• SugarDecorator：描述追加 " + sugar"，成本 +0.2
• CaramelDecorator：描述追加 " + caramel"，成本 +0.8

以 MilkDecorator 为例：

class MilkDecorator : public CoffeeDecorator {
public:
    explicit MilkDecorator(std::unique_ptr coffee)
        : CoffeeDecorator(std::move(coffee)) {}

    std::string getDescription() const override {
        return CoffeeDecorator::getDescription() + " + milk";
    }

    double getCost() const override {
        return CoffeeDecorator::getCost() + 0.5;
    }
};

组合使用（动态装配）

运行时自由组合，无需修改原有类：

auto coffee = std::make_unique();
coffee = std::make_unique(std::move(coffee));
coffee = std::make_unique(std::move(coffee));
coffee = std::make_unique(std::move(coffee));

std::cout << coffee->getDescription() << "\n"; // Simple coffee + milk + sugar + caramel
std::cout << "Cost: $" << coffee->getCost() << "\n"; // 3.5

注意：用 std::unique_ptr 管理所有权，避免内存泄漏；也可用 std::shared_ptr 支持共享引用。

基本上就这些。装饰器模式在 C++ 中靠「接口抽象 + 组合委托 + 多态调用」落地，重点是让装饰器和被装饰者类型一致，才能无缝嵌套。不复杂但容易忽略的是：必须统一接口、装饰器必须持有并转发原始对象、构造时用 move 语义提升效率。