装饰器模式（Decorator Pattern）

概念

装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许在不改变对象接口的情况下动态地给对象添加新的行为。通过将对象包装在一个装饰器类中，可以在运行时向对象添加额外的功能。

思想

装饰器模式通过组合的方式，在运行时动态地扩展对象的功能。它使用了递归组合的原则，将核心对象放在一个基础装饰器中，并在需要的时候逐层包装。这样，可以对对象进行灵活的功能扩展，同时保持对象接口的一致性。

角色

1. Component（组件）: 定义了被装饰对象的接口，可以是抽象类或接口。
2. ConcreteComponent（具体组件）: 实现了Component接口，是被装饰的对象。
3. Decorator（装饰器）: 继承自Component，拥有一个Component对象，并在其基础上扩展新的行为。
4. ConcreteDecorator（具体装饰器）: 扩展Decorator的功能，实现新的行为。

优点

1. 可以在运行时动态地扩展对象的功能，而无需改变其接口。
2. 具有更好的灵活性，可以通过组合不同的装饰器类来实现不同的功能组合。
3. 遵循开放封闭原则，无需修改现有代码，就可以在不影响其他对象的情况下添加新功能。

缺点

1. 多层装饰器的嵌套可能会导致代码复杂化。
2. 如果使用不当，可能会导致大量的小类对象产生，增加了系统的复杂性。

类图

@startuml

class Client {
    +operation()
}

interface Component {
    +operation()
}

class ConcreteComponent {
    +operation()
}

class Decorator {
    -component: Component
    +operation()
}

class ConcreteDecorator {
    +operation()
}

note top of Component: 定义被装饰对象的接口\n可以是抽象类或接口
note top of ConcreteComponent: 实现Component接口\n被装饰的对象
note top of Decorator: 继承Component\n拥有一个Component对象\n并在其基础上扩展新行为
note top of ConcreteDecorator: 扩展Decorator的功能\n实现新的行为

Client --> Component
Component <|.. ConcreteComponent
Component <|.. Decorator
Decorator --> Component
Decorator <|.. ConcreteDecorator

@enduml

示例代码

#include <iostream>
using namespace std;

// Component
class Car {
public:
    virtual void assemble() = 0;
};

// ConcreteComponent
class BasicCar : public Car {
public:
    void assemble() {
        cout << "基本车辆组装完成。" << endl;
    }
};

// Decorator
class CarDecorator : public Car {
protected:
    Car* car;
public:
    CarDecorator(Car* car) : car(car) {}

    void assemble() {
        car->assemble();
    }
};

// ConcreteDecorator
class SportsCar : public CarDecorator {
public:
    SportsCar(Car* car) : CarDecorator(car) {}

    void assemble() {
        CarDecorator::assemble();
        cout << "添加运动车配件。" << endl;
    }
};

int main() {
    Car* car = new SportsCar(new BasicCar());
    car->assemble();

    delete car;
    return 0;
}

示例代码描述

以上示例代码是一个简单的汽车组装示例。在该示例中，我们有一个抽象基类Car作为组件（Component），定义了一个assemble方法。BasicCar是具体组件（ConcreteComponent），实现了Car接口并定义了基本的车辆组装过程。

CarDecorator是装饰器（Decorator），继承自Car，并包含一个指向Car对象的成员变量。它重写了assemble方法，并在其中调用基础组件的assemble方法。SportsCar是具体装饰器（ConcreteDecorator），扩展了CarDecorator的功能，添加了额外的运动车配件。

在主函数中，我们创建了一个SportsCar对象，将其包装在一个BasicCar对象上。调用assemble方法时，会首先执行基本车辆的组装过程，然后添加运动车配件。运行该示例代码，输出结果如下：

基本车辆组装完成。
添加运动车配件。

示例代码通过装饰器模式实现了动态地扩展汽车对象的功能，同时保持了接口的一致性。可以根据需要，通过组合不同的装饰器类来添加不同的车辆配件，实现灵活的功能组合。