C++设计模式之装饰器模式：以家具生产为例

一、装饰器模式核心概念

装饰器模式是一种结构型设计模式，其核心思想是在不改变原有类结构和逻辑的前提下，通过动态地给对象添加额外职责（装饰）的方式，实现功能的灵活扩展。这种模式避免了使用继承扩展功能时可能出现的"类爆炸"问题，让每个装饰功能都成为独立的可复用组件。

以家具生产为例：基础家具（如椅子、桌子）是核心产品，而刷漆、雕花、包边等工艺则是附加的装饰功能。如果用继承实现，会出现"红漆雕花椅子""清漆包边桌子"等无数组合类；而用装饰器模式，基础家具和每个装饰工艺都是独立类，可根据需求动态组合，极大提升灵活性。

二、家具生产场景下的装饰器模式角色

抽象组件（Component）：定义家具的核心接口，规范所有家具（包括基础家具和装饰后家具）的统一行为。对应场景中的"家具"抽象类，包含展示家具信息的核心方法。
具体组件（Concrete Component）：抽象组件的具体实现，即未经过装饰的基础家具。对应场景中的"椅子""桌子"等具体家具类。
抽象装饰器（Decorator）：继承抽象组件，同时持有抽象组件的引用，是所有装饰器的基类。它既遵循家具的接口规范，又能包裹其他家具（基础家具或已装饰家具），为添加装饰功能提供基础结构。对应场景中的"家具装饰器"抽象类。
具体装饰器（Concrete Decorator）：抽象装饰器的具体实现，负责实现特定的装饰功能。对应场景中的"刷漆装饰器""雕花装饰器""包边装饰器"等。

三、完整代码实现（家具装饰场景）

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 1. 抽象组件：家具
class Furniture {
public:
    virtual ~Furniture() {}
    // 核心方法：展示家具信息（包含基础属性和装饰效果）
    virtual string showInfo() const = 0;
};

// 2. 具体组件：基础家具 - 椅子
class Chair : public Furniture {
public:
    string showInfo() const override {
        return "基础椅子（材质：实木）";
    }
};

// 2. 具体组件：基础家具 - 桌子
class Table : public Furniture {
public:
    string showInfo() const override {
        return "基础桌子（材质：实木）";
    }
};

// 3. 抽象装饰器：家具装饰器
class FurnitureDecorator : public Furniture {
protected:
    // 持有一个家具对象的引用（可包裹基础家具或已装饰的家具）
    Furniture* furniture;
public:
    // 构造函数：传入要装饰的家具
    FurnitureDecorator(Furniture* fur) : furniture(fur) {}
    ~FurnitureDecorator() {
        // 释放被装饰的家具对象（此处简化为直接释放，实际项目需考虑内存管理策略）
        delete furniture;
    }
    // 委托给被装饰的家具实现基础展示，后续具体装饰器再追加效果
    string showInfo() const override {
        return furniture->showInfo();
    }
};

// 4. 具体装饰器：刷漆装饰
class PaintDecorator : public FurnitureDecorator {
private:
    // 装饰属性：漆的颜色
    string color;
public:
    // 构造函数：传入要装饰的家具和漆的颜色
    PaintDecorator(Furniture* fur, const string& col) : FurnitureDecorator(fur), color(col) {}
    // 重写展示方法：在基础信息后追加刷漆效果
    string showInfo() const override {
        return FurnitureDecorator::showInfo() + "，装饰：刷" + color + "漆";
    }
};

// 4. 具体装饰器：雕花装饰
class CarvingDecorator : public FurnitureDecorator {
private:
    // 装饰属性：雕花样式
    string style;
public:
    CarvingDecorator(Furniture* fur, const string& sty) : FurnitureDecorator(fur), style(sty) {}
    string showInfo() const override {
        return FurnitureDecorator::showInfo() + "，装饰：" + style + "雕花";
    }
};

// 4. 具体装饰器：包边装饰
class EdgeWrappingDecorator : public FurnitureDecorator {
private:
    // 装饰属性：包边材质
    string material;
public:
    EdgeWrappingDecorator(Furniture* fur, const string& mat) : FurnitureDecorator(fur), material(mat) {}
    string showInfo() const override {
        return FurnitureDecorator::showInfo() + "，装饰：" + material + "包边";
    }
};

// 测试代码
int main() {
    // 场景1：基础椅子 → 刷红色漆 → 加牡丹雕花
    Furniture* redPeonyChair = new CarvingDecorator(
        new PaintDecorator(new Chair(), "红色"), 
        "牡丹"
    );
    cout << "产品1：" << redPeonyChair->showInfo() << endl;
    delete redPeonyChair;

    // 场景2：基础桌子 → 刷清漆 → 加胡桃木包边
    Furniture* clearVarnishTable = new EdgeWrappingDecorator(
        new PaintDecorator(new Table(), "清"), 
        "胡桃木"
    );
    cout << "产品2：" << clearVarnishTable->showInfo() << endl;
    delete clearVarnishTable;

    // 场景3：基础椅子 → 直接加龙凤雕花（不刷漆）
    Furniture* dragonPhoenixChair = new CarvingDecorator(new Chair(), "龙凤");
    cout << "产品3：" << dragonPhoenixChair->showInfo() << endl;
    delete dragonPhoenixChair;

    return 0;
}

四、代码解析与运行效果

抽象组件Furniture ：定义了showInfo()纯虚函数，是所有家具和装饰器的统一接口，保证了装饰后对象与基础对象的兼容性。
具体组件Chair/Table：实现了基础家具的信息展示，是装饰器模式的"装饰目标"，无需关注任何装饰逻辑。
抽象装饰器FurnitureDecorator ：继承Furniture并持有Furniture指针，通过构造函数接收待装饰对象，showInfo()方法委托给被装饰对象，为具体装饰器提供了"包裹"基础对象的能力。
具体装饰器PaintDecorator等 ：继承抽象装饰器，新增了装饰属性（如颜色、样式），并重写showInfo()方法，在基础对象信息的基础上追加装饰效果，实现了功能的动态扩展。

五、装饰器模式在家具生产场景的优势

灵活扩展，避免类爆炸：若用继承实现"红漆雕花椅子"，需创建Chair→RedPaintChair→RedPaintPeonyChair等多层继承类，而装饰器模式通过组合实现，新增装饰仅需新增装饰器类。
动态组合装饰效果：可在运行时根据需求组合不同装饰（如客户临时要求将"清漆桌子"改为"红漆雕花桌子"），无需修改原有对象结构。
单一职责原则：基础家具类仅负责基础属性和行为，每个装饰器仅负责一种装饰功能，便于维护和复用（如"刷漆装饰器"可同时用于椅子、桌子等多种家具）。

六、适用场景总结

当需要为对象动态添加或移除职责、避免用继承导致类数量激增、或需要组合多种职责时，装饰器模式是最优选择。除家具生产外，在IO流处理（如C++的istream与ifstream、istringstream的组合）、GUI组件装饰（如给按钮添加边框、背景、图标）等场景中也被广泛应用。