C++ 設計模式：代理模式（Proxy Pattern）深度解析

模式定義

代理模式為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。代理類持有真實對象的引用，實現相同接口，在客戶端調用時可添加額外邏輯（權限檢查、延遲加載、遠程通信等）。

核心角色

• Subject：定義真實對象與代理的共同接口。
• RealSubject：真實業務邏輯實現。
• Proxy：持有 RealSubject 引用，實現 Subject 接口，控制訪問並可添加橫切關注點。

四種常見代理類型

1. 遠程代理：為不同地址空間的對象提供本地代表（如 RMI、RPC）。
2. 虛代理：按需創建開銷大的對象（如圖片延遲加載）。
3. 保護代理：控制對原始對象的訪問權限。
4. 智能引用：替換裸指針，添加引用計數、鎖定等操作（如智能指針）。

經典案例：引用計數智能指針

智能指針正是代理模式的教科書級應用。SmartPtr 代理裸指針 T*，內部維護引用計數，實現自動內存管理。

代碼實現（核心部分）

template <typename T>
class SmartPtr {
    T* ptr;
    RefCount* ref; // 線程安全引用計數
public:
    SmartPtr(T* p = nullptr) : ptr(p), ref(new RefCount()) { ref->add(); }
    SmartPtr(const SmartPtr& other) : ptr(other.ptr), ref(other.ref) { ref->add(); }
    ~SmartPtr() { if (ref->release()==0) { delete ptr; delete ref; } }
    T& operator*() { return *ptr; }
    T* operator->() { return ptr; }
    SmartPtr& operator=(const SmartPtr& other) {
        if (this != &other) {
            if (ref->release()==0) { delete ptr; delete ref; }
            ptr = other.ptr; ref = other.ref; ref->add();
        }
        return *this;
    }
};

關鍵點

• RefCount 使用原子操作（InterlockedIncrement/Decrement）保證線程安全。
• 拷貝構造、賦值、析構三者協同管理引用計數。
• 重載 operator-> 和 operator* 使代理行為如同裸指針。

總結

代理模式通過「間接層」解耦客戶端與真實對象，是實現 AOP（面向切面編程）的基礎。智能指針、延遲加載、遠程調用、訪問控制皆為其典型應用。掌握代理模式，能極大提升代碼的靈活性與可維護性。