【设计模式】装饰模式

六、装饰模式

装饰(Decorator) 模式也称为装饰器模式/包装模式，是一种结构型模式。这是一个非常有趣和值得学习的设计模式，该模式展现出了运行时的一种扩展能力，以及比继承更强大和灵活的设计视角和设计能力，甚至在有些场合下，不使用该模式很难解决问题。
在本模式的讲解过程中，会提及类与类之间的继承关系和组合关系，还会引出面向对象程序设计的一个重要原则——组合复用原则。

6.1 问题的提出

继续前面的闯关打斗类游戏。在游戏中，不但会出现各种人物、怪物，还会出现许多UI (用户接口)界面。例如，主角一般会随身携带背包，背包中的每个格子用于放置一个物品，根据策划的规定，背包中格子数量比较多时，还会在背包右侧显示出滚动条，如图6.1所示。

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再例如，有时需要显示一些公告信息，如图6.2所示。当公告信息太长时，也可能会出现滚动条等。
图6.1和图6.2这些看得见的UI界面元素称为控件。例如，要向其中输入文字可以使用文本控件，要显示多行信息可以使用列表控件等，当要显示的内容过长或者过宽时会显示出滚动条控件。

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这里就以一个最简单的控件——列表控件为例，说明如何丰富该控件上所显示的内容，图6.3中第1幅子图是一个普通的列表控件，第2幅图增加了边框让其更有立体感，第3幅图增加了一个垂直滚动条，而第4幅图又增加了一个水平滚动条。

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传统继承方案的问题

子类膨胀：新增功能（如阴影、外发光）需不断创建子类。
灵活性差：无法灵活组合功能（如无框但有垂直滚动条的控件）。

解决方案思路

采用组装方式动态添加功能：

基础控件（ListCtrl）作为核心。
附加功能（边框、滚动条）作为装饰器，通过组合方式叠加。

6.2 引入装饰模式

组合复用原则（CRP）

核心思想：优先使用组合而非继承，以降低类间耦合，避免父类代码冗余。

装饰模式实现代码

1. 抽象构件（Control）

// 抽象的控件类
class Control {
public:virtual void draw() = 0;
public:virtual ~Control() {}
};

2. 具体构件（ListCtrl）

// 列表控件类
class ListCtrl : public Control {
public:virtual void draw() {cout << "  绘制普通的列表控件!" << endl;}
};

3. 抽象装饰器（Decorator）

// 抽象的装饰器类
class Decorator : public Control {
public:Decorator(Control* tmpctrl) : m_control(tmpctrl) {}  // 组合关系virtual void draw() {m_control->draw();  // 委托给被装饰对象}
private:Control* m_control;
};

4. 具体装饰器

边框装饰器

class BorderDec : public Decorator {
public:BorderDec(Control* tmpctrl) : Decorator(tmpctrl) {}virtual void draw() {Decorator::draw();  // 先绘制原内容drawBorder();       // 再绘制新增内容}
private:void drawBorder() { cout << "  绘制边框!" << endl; }
};

垂直滚动条装饰器

class VerScrollBarDec : public Decorator {
public:VerScrollBarDec(Control* tmpctrl) : Decorator(tmpctrl) {}virtual void draw() {Decorator::draw();drawVerScrollBar();}
private:void drawVerScrollBar() { cout << "  绘制垂直滚动条!" << endl; }
};

客户端代码示例

int main() {// 组装带边框和垂直滚动条的控件Control* base = new ListCtrl();Control* withBorder = new BorderDec(base);Control* final = new VerScrollBarDec(withBorder);final->draw();  // 输出：普通列表 → 边框 → 垂直滚动条cout << "------------------------" << endl;// 组装只带水平滚动条的控件Control* base2 = new ListCtrl();Control* withHor = new HorScrollBarDec(base2);withHor->draw();  // 输出：普通列表 → 水平滚动条// 释放资源（注意顺序）delete final;delete withBorder;delete base;delete withHor;delete base2;return 0;
}

装饰模式UML图

模式角色

角色	说明	示例类
抽象构件	定义统一接口	`Control`
具体构件	基础功能实现	`ListCtrl`
抽象装饰器	持有构件引用，定义装饰接口	`Decorator`
具体装饰器	实现具体装饰逻辑	`BorderDec`等

6.3 饮料价格计算范例

问题描述

基础饮料：10元
可选配料：砂糖（+1元）、牛奶（+2元）、珍珠（+2元）

实现代码

1. 抽象构件（Beverage）

class Beverage {
public:virtual int getPrice() = 0;virtual ~Beverage() {}
};

2. 具体构件（FruitBeverage）

class FruitBeverage : public Beverage {
public:int getPrice() override { return 10; }
};

3. 抽象装饰器（CondimentDecorator）

class CondimentDecorator : public Beverage {
protected:Beverage* beverage;
public:CondimentDecorator(Beverage* b) : beverage(b) {}
};

4. 具体装饰器

砂糖装饰器

class Sugar : public CondimentDecorator {
public:Sugar(Beverage* b) : CondimentDecorator(b) {}int getPrice() override { return beverage->getPrice() + 1; }
};

珍珠装饰器

class Bubble : public CondimentDecorator {
public:Bubble(Beverage* b) : CondimentDecorator(b) {}int getPrice() override { return beverage->getPrice() + 2; }
};

客户端代码

int main() {Beverage* drink = new FruitBeverage();drink = new Bubble(drink);  // 加珍珠（+2）drink = new Sugar(drink);   // 加砂糖（+1）cout << "总价格：" << drink->getPrice() << "元" << endl;  // 输出：13元delete drink;return 0;
}