C++ 設計模式：裝飾模式深度解析與代碼實現

模式定義

裝飾模式：動態地給對象添加額外職責。相比生成子類，裝飾模式更靈活。屬於結構型模式。

核心痛點：繼承的侷限性

需為窗口控件添加滾動條、背景圖、邊框等功能。若用繼承：
ScrollWindow、BgWindow、ScrollBgWindow、BorderWindow...
類爆炸，且功能組合僵化（ScrollBgWindow 的滾動邏輯無法復用給 ListBox）。

裝飾模式結構

• Component：抽象構件接口，定義核心操作 operation()。
• ConcreteComponent：具體被裝飾對象。
• Decorator：抽象裝飾類，繼承 Component 並聚合 Component 指針。
• ConcreteDecoratorA/B：具體裝飾，實現具體功能增強。

關鍵設計：聚合 + 繼承 = 透明擴展

Decorator 既是 Component（繼承），又擁有 Component（聚合）。調用鏈：
Client → DecoratorA → DecoratorB → ConcreteComponent

代碼實現（兩種風格）

風格一：父類定義 addOperate 虛函數（模板方法風格）

class Component {
public:
    virtual ~Component() {}
    virtual void operate() { cout << "Component\n"; }
};

class Decorator : public Component {
protected:
    Component* comp;
    Decorator(Component* c) : comp(c) {}
    virtual void addBehavior() {} // 子類實現具體增強
public:
    void operate() override {
        addBehavior();      // 先做增強
        if (comp) comp->operate(); // 再委託被裝飾對象
    }
};

class DecoratorA : public Decorator {
    void addBehavior() override { cout << "DecoratorA + "; }
public:
    DecoratorA(Component* c) : Decorator(c) {}
};

class DecoratorB : public Decorator {
    void addBehavior() override { cout << "DecoratorB + "; }
public:
    DecoratorB(Component* c) : Decorator(c) {}
};

// 使用
Component* obj = new DecoratorA(new DecoratorB(new Component()));
obj->operate(); // 輸出: DecoratorA + DecoratorB + Component

風格二：子類完全控制 operate（更靈活，推薦）

class Decorator : public Component {
protected:
    Component* comp;
    Decorator(Component* c) : comp(c) {}
public:
    void operate() override {
        if (comp) comp->operate(); // 默認只委託
    }
};

class DecoratorA : public Decorator {
public:
    DecoratorA(Component* c) : Decorator(c) {}
    void operate() override {
        Decorator::operate(); // 先委託內層
        cout << "DecoratorA\n"; // 再做自己的事
    }
};

class DecoratorB : public Decorator {
public:
    DecoratorB(Component* c) : Decorator(c) {}
    void operate() override {
        cout << "DecoratorB\n";
        Decorator::operate();
    }
};

UML 類圖

Component <|-- ConcreteComponent
Component <|-- Decorator
Decorator o-- Component
Decorator <|-- ConcreteDecoratorA
Decorator <|-- ConcreteDecoratorB

優缺點總結

適用場景

• 需要動態給對象添加/移除功能。
• 無法使用繼承（類已 final、或繼承導致類爆炸）。
• 功能之間獨立、可任意組合（如 IO 流：BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(...)))）。

總結

裝飾模式以聚合替代繼承，實現運行時動態擴展。核心結構：抽象裝飾類繼承組件接口並聚合組件指針。風格二（子類重寫 operate 完全控制調用順序）更靈活，推薦實戰使用。Java IO、C++ iostream、React HOC 都是裝飾模式的經典應用。