为什么装饰器模式适用于指针而不适用于引用？

Question

我刚刚了解了装饰器模式，并尝试编写一个使用该代码的示例。这个例子是关于饮料和一些调味品的。在装饰器中，我有一个饮料的引用变量。提供的饮料是Decaf 和Espresso。可用的调味品是Soy 和Caramel。例如，如果我用多个Caramel 定义一个Decaf，我得到的结果只是一个带有一个装饰器的Decaf。所以定义Caramel->Caramel->Decaf给我Caramel->Decaf。定义Caramel->Soy->Caramel->Decaf 工作正常。定义Caramel->Soy->Caramel->Caramel->Decaf给我Caramel->Soy->Caramel->Decaf。长话短说，我不能一个接一个地吃两种或多种相同类型的调味品。它们只是一种调味品。如果我使用指针，它工作正常。

代码：

#include <iostream>
//#include "Decaf.h"
//#include "Espresso.h"
//#include "SoyDecorator.h"
//#include "CaramelDecorator.h"

class Beverage
{
public:

    virtual std::string GetDescription() const = 0;
    virtual int GetCost() const = 0;
};

class CondimentDecorator : public Beverage
{
public:

    Beverage& beverage;
    CondimentDecorator(Beverage& beverage) : beverage(beverage) {}
};

class Espresso : public Beverage
{
    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return "Espresso";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return 5;
    }
};

class Decaf : public Beverage
{
    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return "Decaf";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return 4;
    }
};

class CaramelDecorator : public CondimentDecorator
{
public:

    CaramelDecorator(Beverage& beverage) : CondimentDecorator(beverage) {}

    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return this->beverage.GetDescription() + " with Caramel";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return this->beverage.GetCost() + 2;
    }
};

class SoyDecorator : public CondimentDecorator
{
public:

    SoyDecorator(Beverage& beverage) : CondimentDecorator(beverage) {}

    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return this->beverage.GetDescription() + " with Soy";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return this->beverage.GetCost() + 1;
    }
};

int main()
{
    Decaf d;
    SoyDecorator s(d);
    CaramelDecorator c(s);
    CaramelDecorator cc(c);

    std::cout << cc.GetDescription() << std::endl;
    std::cout << cc.GetCost() << std::endl;
}

输出：

Decaf with Soy with Caramel
7

// Expected:
// Decaf with Soy with Caramel with Caramel
// 9

这是相同的代码，但使用指针并且工作正常： https://ideone.com/7fpGSp

Answer 1

通过从指针切换到引用，OP 构造函数签名变得非常类似于（默认）复制构造函数。

    CondimentDecorator(Beverage &beverage) : beverage(beverage) {}

对比

    CondimentDecorator(const Beverage&); // generated by compiler

首先，我认为删除复制构造函数就足够了，但编译器仍会尝试使用已删除的构造函数并提出相应的抱怨，因为它不能再使用了。

最后，我能够通过提供响应来解决 OP 的问题。阻止使用复制构造函数的候选者。

（实际上不再需要删除复制构造函数，但我把它留在了。）

class CondimentDecorator : public Beverage
{
public:

    Beverage& beverage;
    CondimentDecorator(Beverage &beverage) : beverage(beverage) {}
    CondimentDecorator(CondimentDecorator &beverage) : beverage(beverage) {}
    CondimentDecorator(const CondimentDecorator&) = delete;
};

派生类也必须这样做：

class CaramelDecorator : public CondimentDecorator
{
public:

    CaramelDecorator(Beverage &beverage) : CondimentDecorator(beverage) {}
    CaramelDecorator(CaramelDecorator &beverage) : CondimentDecorator(beverage) {}
    //CaramelDecorator(const CaramelDecorator&) = delete;

    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return this->beverage.GetDescription() + " with Caramel";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return this->beverage.GetCost() + 2;
    }
};

我只为演示修复了CaramelDecorator，但实际上，这必须对class CondimentDecorator 的所有派生类进行。

OP的固定MCVE：

#include <iostream>
//#include "Decaf.h"
//#include "Espresso.h"
//#include "SoyDecorator.h"
//#include "CaramelDecorator.h"

class Beverage
{
public:
    virtual std::string GetDescription() const = 0;
    virtual int GetCost() const = 0;
};

class CondimentDecorator : public Beverage
{
public:

    Beverage& beverage;
    CondimentDecorator(Beverage &beverage) : beverage(beverage) {}
    CondimentDecorator(CondimentDecorator &beverage) : beverage(beverage) {}
    CondimentDecorator(const CondimentDecorator&) = delete;
};

class Espresso : public Beverage
{
    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return "Espresso";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return 5;
    }
};

class Decaf : public Beverage
{
    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return "Decaf";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return 4;
    }
};

class CaramelDecorator : public CondimentDecorator
{
public:

    CaramelDecorator(Beverage &beverage) : CondimentDecorator(beverage) {}
    CaramelDecorator(CaramelDecorator &beverage) : CondimentDecorator(beverage) {}
    //CaramelDecorator(const CaramelDecorator&) = delete;

    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return this->beverage.GetDescription() + " with Caramel";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return this->beverage.GetCost() + 2;
    }
};

class SoyDecorator : public CondimentDecorator
{
public:

    SoyDecorator(Beverage &beverage) : CondimentDecorator(beverage) {}

    virtual std::string GetDescription() const override
    {
        return this->beverage.GetDescription() + " with Soy";
    }

    virtual int GetCost() const override
    {
        return this->beverage.GetCost() + 1;
    }
};

int main()
{
    Decaf d;
    SoyDecorator s(d);
    CaramelDecorator c(s);
    CaramelDecorator cc(c);

    std::cout << cc.GetDescription() << std::endl;
    std::cout << cc.GetCost() << std::endl;
}

输出：

Decaf with Soy with Caramel with Caramel
9

Live Demo on coliru

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为什么需要额外的候选人？

CondimentDecorator 派生自 Beverage。

所以，对于：

CondimentDecorator d;
CondimentDecorator d2(d);

编译器有两种选择来构造d2：

1. 自定义构造函数CondimentDecorator::CondimentDecorator(Beverage &beverage)
2. （默认）复制构造函数CondimentDecorator::CondimentDecorator(const CondimentDecorator&)。

首先，必须应用隐式强制转换，但对于复制构造函数，不需要强制转换（或至多，常量强制转换）。

因此，编译器更喜欢复制构造函数（不幸的是，虽然它被删除了）。

因此，必须提供另一个候选者，它需要像复制构造函数这样的隐式强制转换：

1. 另一个自定义构造函数CondimentDecorator::CondimentDecorator(CondimentDecorator&)。

延伸阅读：Overload Resolution