C++中如何正确实现该场景下的模板装饰器模式

你当前的写法无法编译通过，核心错误有4点：

• 类成员默认访问权限为private，FooBase中的纯虚函数没有声明为public，子类无法重写、外部无法调用，且基类缺少虚析构函数，存在对象析构时的资源泄漏风险。
• 模板参数声明与使用不匹配：你将Bar的第二个模板参数声明为接收具体类型的typename Foo，但类内部却以Foo<pair<T, int>>的形式把它当类模板使用，语法直接报错。
• 函数内变量名不一致：push方法中定义的变量名为value，调用make_pair时却使用了未定义的变量v。
• 逻辑冗余+接口不匹配：你同时让Bar继承Foo<pair<T, int>>、又在内部定义了同类型的foo_成员，且你写的push/pop签名和基类纯虚函数要求的签名不匹配，会导致Bar成为抽象类无法实例化。

根据你想要的初始化写法，二选一即可。

方案1：传入已实例化的Foo类型 #

这个方案下Bar的第二个参数接收已经实例化好的具体Foo类，初始化时明确指定底层存储的类型为pair<T, int>。

修正后的基础类定义 #

#include <utility>
#include <stack>

// 假设这是你已有的全局函数实现
int get_val();

template <typename T> 
class FooBase {
public:
    virtual void push(T& t) = 0;
    virtual T pop() = 0;
    // 基类必须加虚析构
    virtual ~FooBase() = default;
};

// 派生类实现示例，必须重写全部纯虚函数才能实例化
template<typename T> 
class FooDerived1: public FooBase<T> {
private:
    std::stack<T> storage;
public:
    void push(T& t) override {
        storage.push(t);
    }
    T pop() override {
        T res = storage.top();
        storage.pop();
        return res;
    }
};

template<typename T> 
class FooDerived2: public FooBase<T> {
    // 自行实现push/pop逻辑即可
};

Bar装饰器实现 #

template<typename T, typename FooType>
class Bar: public FooBase<T> {
private:
    FooType foo_;
public:
    void push(T& t) override {
        int value = get_val();
        auto elem = std::make_pair(t, value);
        foo_.push(elem);
    }
    
    T pop() override {
        auto elem = foo_.pop();
        return elem.first;
    }
};

初始化写法 #

Bar<float, FooDerived1<std::pair<float, int>>> bar1;
Bar<float, FooDerived2<std::pair<float, int>>> bar2;

方案2：使用模板模板参数，简化初始化写法 #

如果你不想每次初始化都手动写pair<T, int>，可以把Bar的第二个参数声明为接收类模板的模板模板参数，内部自动完成pair类型的实例化。

Bar装饰器实现 #

// 第二个参数为模板模板参数，接收仅需一个类型参数的类模板
template<typename T, template<typename> class FooTemplate>
class Bar: public FooBase<T> {
private:
    // 内部自动实例化为存储pair<T,int>的Foo对象
    FooTemplate<std::pair<T, int>> foo_;
public:
    void push(T& t) override {
        int value = get_val();
        auto elem = std::make_pair(t, value);
        foo_.push(elem);
    }
    
    T pop() override {
        return foo_.pop().first;
    }
};

初始化写法 #

// 第二个参数直接传类模板名，不需要加<>实例化
Bar<float, FooDerived1> bar1;
Bar<float, FooDerived2> bar2;

如果你需要Bar对外直接返回pair<T, int>类型的元素，只需要把Bar的继承基类改成FooBase<std::pair<T, int>>，对应调整pop的返回值逻辑即可，不需要改动其他部分。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user3443615