【C++】策略模式

news2024/9/24 19:23:16

一、简介

1. 含义

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，将每个算法封装到不同的类中，并且使它们可以相互替换。策略模式允许客户端代码选择算法的实现，而不是将算法的选择硬编码在客户端代码中。

2. 特点

优点：

算法可以自由切换。
避免使用多重条件判断。
扩展性良好。

缺点：

策略类会增多。
所有策略类都需要对外暴露。

二、实现

策略模式中，首先定义一个抽象基类或接口，它代表着所有可能被应用的算法的共性。然后我们编写具体的子类实现这个接口，并实现各自的算法函数。最后，我们编写一个环境类或上下文类，该类持有一个指向抽象基类或接口类型的指针，客户端可以传递不同的具体算法对象给环境类或上下文类，从而动态地改变其行为。

以下是策略模式的关键组成部分：

1. 策略接口（Strategy Interface）

策略的抽象基类或者接口，该类定义了所有可能被应用的算法的共性。定义抽象的函数算法让继承的子类实现。

// 策略接口
class Strategy 
{
public:
    virtual void execute() const = 0;
};

2. 具体策略类（Concrete Strategies）

它们继承自 Strategy 类，并实现了各自的算法函数，即函数的具体功能的实现。

// 具体策略类 A
class ConcreteStrategyA : public Strategy 
{
public:
    void execute() const override 
    {
        std::cout << "执行策略 A" << std::endl;
    }
};

// 具体策略类 B
class ConcreteStrategyB : public Strategy 
{
public:
    void execute() const override 
    {
        std::cout << "执行策略 B" << std::endl;
    }
};

3. 上下文类（Context）

维持一个对策略对象的引用，可以在运行时切换不同的策略。该类持有一个指向抽象基类或接口类型的指针，客户端可以传递不同的具体算法对象给环境类，从而动态地改变其行为（多态）。上下文类有一个executeStrategy()方法，该方法会调用持有的策略对象的 execute() 函数来执行具体算法。

// 上下文类
class Context 
{
private:
    Strategy* strategy;

public:
    Context(Strategy* strategy) : strategy(strategy) {}

    void setStrategy(Strategy* newStrategy) 
    {
        strategy = newStrategy;
    }

    void executeStrategy() const 
    {
        strategy->execute();
    }
};

使用策略模式的主要优势在于，它允许在运行时选择算法，而不是在编译时进行硬编码。这使得系统更加灵活，易于扩展，同时也符合开闭原则。

4. 使用策略模式

main() 
{
    ConcreteStrategyA strategyA;
    ConcreteStrategyB strategyB;

    Context context(&strategyA);
    context.executeStrategy(); // 执行策略 A

    context.setStrategy(&strategyB);
    context.executeStrategy(); // 执行策略 B

    return 0;
}

上述例子中，Context 类可以在运行时切换不同的策略，而不需要修改客户端代码。这符合策略模式的核心思想。

三、总结

策略模式是对象行为型模式，它关注行为和算法的封装 。其优势在于可以将算法的实现和使用分离，它定义一系列的算法，把每一个算法封装起来，并且使它们可相互替换。方便客户端动态地替换策略对象，并且可以避免使用多重条件语句来选择不同的算法实现。使得算法可独立于使用它的客户而变化。即可以通过直接调用基类的方式完成赋值。