标题：C++代理模式详解：虚拟代理与保护代理的应用场景
关键词：C++代理模式、虚拟代理、保护代理、设计模式、代码实现
描述：本文深入探讨C++中代理模式的实现方式，重点解析虚拟代理和保护代理的应用场景，并提供实际代码示例，帮助开发者理解如何在实际项目中灵活运用这两种代理模式。

正文：

在软件设计中，代理模式是一种非常实用的结构型设计模式。它通过引入一个代理对象来控制对原始对象的访问，从而在不改变原始类代码的前提下，增强其功能或限制其行为。C++作为一门高性能的编程语言，实现代理模式既灵活又高效。

代理模式的核心思想

代理模式的核心在于间接访问。代理类与原始类实现相同的接口，客户端通过代理类间接操作原始对象。这种设计常用于以下场景：
1. 延迟加载（虚拟代理）
2. 访问控制（保护代理）
3. 日志记录、缓存等附加功能

虚拟代理的实现与应用

虚拟代理（Virtual Proxy）主要用于延迟昂贵对象的创建，直到真正需要时才初始化。例如，加载大型图片或连接远程数据库时，虚拟代理可以显著提升系统响应速度。

以下是一个虚拟代理的C++实现示例：

class Image {
public:
    virtual void display() = 0;
};

class RealImage : public Image {
private:
    std::string filename;
public:
    RealImage(const std::string& filename) : filename(filename) {
        loadFromDisk(); // 模拟耗时操作
    }
    void display() override {
        std::cout << "Displaying " << filename << std::endl;
    }
    void loadFromDisk() {
        std::cout << "Loading " << filename << " (heavy operation)" << std::endl;
    }
};

class ImageProxy : public Image {
private:
    RealImage* realImage = nullptr;
    std::string filename;
public:
    ImageProxy(const std::string& filename) : filename(filename) {}
    void display() override {
        if (realImage == nullptr) {
            realImage = new RealImage(filename); // 延迟初始化
        }
        realImage->display();
    }
    ~ImageProxy() {
        delete realImage;
    }
};

应用场景：
- 大型游戏中的资源加载
- 文档编辑器中高分辨率图片的预览

保护代理的实现与应用

保护代理（Protection Proxy）通过权限控制限制对原始对象的访问。例如，在多人协作系统中，不同角色的用户可能对同一资源拥有不同的操作权限。

以下是一个保护代理的示例：

class Database {
public:
    virtual void query(const std::string& sql) = 0;
};

class RealDatabase : public Database {
public:
    void query(const std::string& sql) override {
        std::cout << "Executing: " << sql << std::endl;
    }
};

class DatabaseProxy : public Database {
private:
    RealDatabase* realDB;
    std::string userRole;
public:
    DatabaseProxy(const std::string& role) : userRole(role), realDB(new RealDatabase()) {}
    void query(const std::string& sql) override {
        if (checkAccess()) {
            realDB->query(sql);
        } else {
            std::cout << "Access denied for role: " << userRole << std::endl;
        }
    }
    bool checkAccess() {
        return userRole == "Admin"; // 仅允许管理员操作
    }
    ~DatabaseProxy() {
        delete realDB;
    }
};

应用场景：
- 企业系统中的权限管理
- 云服务API的访问控制

代理模式的权衡

虽然代理模式功能强大，但也需注意：
1. 性能开销：代理层可能引入额外的调用开销。
2. 代码复杂度：需维护代理类与原始类的一致性。

在实际项目中，应结合场景选择是否使用代理模式。对于需要增强控制或优化资源使用的场景，代理模式往往是优雅的解决方案。