在c++++中優(yōu)雅實現(xiàn)策略模式的關鍵在于定義策略接口并選擇運行時或編譯時多態(tài)。1. 定義統(tǒng)一的策略接口，如使用虛函數(shù)實現(xiàn)運行時多態(tài)；2. 創(chuàng)建具體策略類實現(xiàn)不同算法；3. 客戶端通過接口引用調(diào)用策略；4. 若追求性能，可采用模板實現(xiàn)編譯時多態(tài)；5. 為避免重復代碼，可提取公共邏輯、使用模板方法或Lambda表達式封裝行為；6. 策略模式適用于支付方式、數(shù)據(jù)驗證、壓縮算法、日志記錄等需動態(tài)切換行為的場景。兩種多態(tài)方式各有優(yōu)劣：運行時多態(tài)靈活但有性能開銷，編譯時多態(tài)高效但缺乏動態(tài)切換能力。
c++策略模式的核心在于允許你在運行時選擇算法或策略，從而提高代碼的靈活性和可維護性。關鍵在于明確策略接口，并根據(jù)需求選擇運行時多態(tài)（虛函數(shù)）或編譯時多態(tài)（模板）。
策略模式的實現(xiàn)，取決于你對性能和靈活性的權(quán)衡。
如何在C++中優(yōu)雅地實現(xiàn)策略模式？
實現(xiàn)C++策略模式，首先要定義一個策略接口。這個接口定義了所有具體策略都需要實現(xiàn)的方法。然后，創(chuàng)建多個具體策略類，每個類實現(xiàn)一個特定的算法或行為。客戶端代碼通過持有策略接口的引用來使用策略，并在運行時選擇具體的策略實例。
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例如，假設我們需要一個處理數(shù)據(jù)的策略，可以定義如下接口：
class DataProcessor { public: virtual void process(const std::vector<int>& data) = 0; virtual ~DataProcessor() = default; };
然后，可以創(chuàng)建不同的具體策略，比如排序策略和過濾策略：
class SortingProcessor : public DataProcessor { public: void process(const std::vector<int>& data) override { std::vector<int> sortedData = data; std::sort(sortedData.begin(), sortedData.end()); // ... 對排序后的數(shù)據(jù)進行處理 ... } }; class FilteringProcessor : public DataProcessor { public: void process(const std::vector<int>& data) override { std::vector<int> filteredData; std::copy_if(data.begin(), data.end(), std::back_inserter(filteredData), [](int x){ return x > 10; }); // ... 對過濾后的數(shù)據(jù)進行處理 ... } };
客戶端代碼可以根據(jù)需要選擇不同的策略：
DataProcessor* processor = new SortingProcessor(); // 或者 new FilteringProcessor(); std::vector<int> data = {5, 15, 2, 20, 8}; processor->process(data); delete processor;
這種方式提供了極大的靈活性，但運行時多態(tài)會帶來一定的性能開銷。
運行時多態(tài) vs 編譯時多態(tài)：策略模式如何選擇？
運行時多態(tài)（通過虛函數(shù)實現(xiàn)）和編譯時多態(tài)（通過模板實現(xiàn)）是實現(xiàn)策略模式的兩種主要方式。選擇哪種方式取決于你的具體需求。
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運行時多態(tài)： 運行時多態(tài)的優(yōu)點是靈活性高，可以在運行時動態(tài)地切換策略。缺點是性能開銷較大，因為虛函數(shù)調(diào)用需要在運行時進行動態(tài)綁定。
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編譯時多態(tài)： 編譯時多態(tài)（也稱為靜態(tài)多態(tài)）的優(yōu)點是性能高，因為策略在編譯時就已經(jīng)確定。缺點是靈活性較低，無法在運行時動態(tài)地切換策略。
使用模板實現(xiàn)策略模式的例子：
template <typename Strategy> class DataContext { public: void process(const std::vector<int>& data) { Strategy strategy; strategy.process(data); } }; class SortingStrategy { public: void process(const std::vector<int>& data) { std::vector<int> sortedData = data; std::sort(sortedData.begin(), sortedData.end()); // ... } }; class FilteringStrategy { public: void process(const std::vector<int>& data) { std::vector<int> filteredData; std::copy_if(data.begin(), data.end(), std::back_inserter(filteredData), [](int x){ return x > 10; }); // ... } }; int main() { std::vector<int> data = {5, 15, 2, 20, 8}; DataContext<SortingStrategy> sortingContext; sortingContext.process(data); DataContext<FilteringStrategy> filteringContext; filteringContext.process(data); return 0; }
在這個例子中，DataContext 是一個模板類，它接受一個策略類型作為模板參數(shù)。策略在編譯時就已經(jīng)確定，因此避免了運行時多態(tài)的性能開銷。但是，這也意味著你不能在運行時動態(tài)地切換策略。
選擇哪種方式取決于你的具體需求。如果需要高度的靈活性，并且性能不是關鍵問題，那么運行時多態(tài)是一個不錯的選擇。如果性能是關鍵問題，并且你可以在編譯時確定策略，那么編譯時多態(tài)可能更適合你。
如何避免策略模式中的代碼重復？
策略模式有時會導致代碼重復，因為不同的策略可能會執(zhí)行類似的操作。為了避免這種情況，可以使用一些技巧，例如：
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提取公共代碼到基類或輔助類中： 如果多個策略共享相同的代碼，可以將這些代碼提取到基類或輔助類中，然后讓具體策略繼承或使用這些類。
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使用模板方法模式： 模板方法模式允許你在基類中定義算法的骨架，然后讓子類實現(xiàn)算法的特定步驟。這可以減少代碼重復，并提高代碼的可維護性.
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使用函數(shù)對象（function objects）/Lambda表達式： C++11 引入了 Lambda 表達式，可以很方便地創(chuàng)建匿名函數(shù)對象，用于封裝策略的具體行為。這可以減少類的數(shù)量，并使代碼更簡潔。
例如，可以使用 Lambda 表達式來定義策略：
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> class DataProcessor { public: using Strategy = std::function<void(const std::vector<int>&)>; DataProcessor(Strategy strategy) : strategy_(strategy) {} void process(const std::vector<int>& data) { strategy_(data); } private: Strategy strategy_; }; int main() { std::vector<int> data = {5, 15, 2, 20, 8}; DataProcessor sortingProcessor([](const std::vector<int>& data) { std::vector<int> sortedData = data; std::sort(sortedData.begin(), sortedData.end()); std::cout << "Sorted data: "; for (int x : sortedData) { std::cout << x << " "; } std::cout << std::endl; }); DataProcessor filteringProcessor([](const std::vector<int>& data) { std::vector<int> filteredData; std::copy_if(data.begin(), data.end(), std::back_inserter(filteredData), [](int x){ return x > 10; }); std::cout << "Filtered data: "; for (int x : filteredData) { std::cout << x << " "; } std::cout << std::endl; }); sortingProcessor.process(data); filteringProcessor.process(data); return 0; }
這個例子中，DataProcessor 接受一個 std::function 對象作為策略，這允許你使用 Lambda 表達式來定義策略，而無需創(chuàng)建單獨的類。
策略模式在實際項目中的應用場景有哪些？
策略模式在很多實際項目中都有應用，例如：
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支付方式選擇： 在電商網(wǎng)站中，可以使用策略模式來處理不同的支付方式（例如，信用卡、支付寶、微信支付）。每種支付方式都可以作為一個具體的策略類。
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數(shù)據(jù)驗證： 可以使用策略模式來處理不同的數(shù)據(jù)驗證規(guī)則。每種驗證規(guī)則都可以作為一個具體的策略類。
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壓縮算法選擇： 可以使用策略模式來選擇不同的壓縮算法（例如，gzip、zip、bzip2）。每種壓縮算法都可以作為一個具體的策略類。
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日志記錄： 可以使用策略模式來選擇不同的日志記錄方式（例如，記錄到文件、記錄到數(shù)據(jù)庫、記錄到控制臺）。每種日志記錄方式都可以作為一個具體的策略類。
總的來說，策略模式是一種非常有用的設計模式，可以提高代碼的靈活性、可維護性和可重用性。選擇合適的實現(xiàn)方式（運行時多態(tài)或編譯時多態(tài)）取決于你的具體需求。
