【Q&A】装饰模式在Qt中有哪些运用？

在Qt框架中，装饰模式（Decorator Pattern）主要通过继承或组合的方式实现，常见于IO设备扩展和图形渲染增强场景。以下是Qt原生实现的装饰模式典型案例：

一、QIODevice装饰体系（继承方式）

场景

为基础IO设备（如文件、缓冲区）添加数据格式解析、缓冲优化等功能。

类图（Mermaid）

代码示例：QBufferedStream装饰QFile

// 基础构件：文件设备
QFile* file = new QFile("data.txt");
file->open(QIODevice::ReadWrite);

// 装饰器：添加缓冲功能
QBufferedStream bufferedStream(file);
bufferedStream.write("Hello, Decorator!"); // 缓冲写入
bufferedStream.flush(); // 手动刷新缓冲区

二、QDataStream与QTextStream（组合方式）

场景

为QIODevice添加二进制数据解析或文本格式化功能。

类图（Mermaid）

代码示例：QDataStream装饰QBuffer

QBuffer buffer;
buffer.open(QIODevice::ReadWrite);

// 装饰器：写入二进制数据
QDataStream dataStream(&buffer);
dataStream << QString("Qt") << quint32(6.5); // 自动序列化

// 读取装饰后的数据
buffer.seek(0);
QString str;
quint32 version;
dataStream >> str >> version; // 自动反序列化

三、QPainterPathStroker（图形装饰）

场景

为QPainterPath添加轮廓描边功能。

类图（Mermaid）

代码示例：绘制路径轮廓

QPainterPath path;
path.moveTo(0, 0);
path.lineTo(100, 100);

// 装饰器：生成轮廓路径
QPainterPathStroker stroker;
stroker.setWidth(5); // 描边宽度
QPainterPath strokePath = stroker.stroke(path); // 原路径被装饰

// 绘制原始路径和轮廓
QPainter painter(this);
painter.drawPath(path);       // 细线
painter.drawPath(strokePath); // 粗轮廓

四、装饰模式在Qt中的特点

1. 接口一致性
   继承自QIODevice的装饰器（如QBufferedStream）与原始设备具有相同接口，可透明替换。

2. 功能叠加
   支持多层装饰：

   QFile file;
   QBufferedStream buf(&file);
   QDataStream data(&buf); // 双重装饰
   

3. 组合 vs 继承

   • 继承方式（如QBufferedStream）：通过重写函数扩展行为。
   • 组合方式（如QDataStream）：通过包装对象提供新接口。

总结

Qt在IO模块和图形模块中广泛使用装饰模式，既保证了底层设备的通用性，又通过灵活的装饰器实现了功能扩展。这种设计符合开闭原则，是学习结构型设计模式的经典案例。