【C++设计模式】策略模式

news2025/1/11 16:54:15

文章目录

前言
一、策略模式是什么？
二、策略模式的实现原理
三、UML图
四、代码实现
总结

前言

策略模式是一种行为设计模式，它允许在运行时选择算法的行为。通过将每个算法封装到具有共同接口的独立类中，客户端可以在不改变自身代码的情况下选择要使用的算法。这使得算法可以独立于客户端变化，易于维护和扩展。

一、策略模式是什么？

策略模式就像你在玩游戏时可以选择不同的角色，每个角色有自己独特的技能和特点一样。在编程中，策略模式允许你在不同的情况下选择使用不同的算法，而不需要修改你的代码。这意味着你可以轻松地切换算法，就像换角色一样。

适合类中的成员以方法为主，算法经常变动；简化了单元测试（因为每个算法都有自己的类，可以通过自己的接口单独测试。
策略模式和简单工厂基本相同，但简单工厂模式只能解决对象创建问题，对于经常变动的算法应使用策略模式。

二、策略模式的实现原理

在策略模式中，首先我们定义了一组算法，每个算法都被封装在自己的类里面。然后，我们定义一个统一的接口，使得这些算法类都能够被替换使用。这样，客户端就可以根据需要选择使用哪种算法，而不需要关心具体的实现细节。

当客户端需要使用某个算法时，它只需要将相应的算法对象传递给一个上下文对象。上下文对象负责将具体的算法委托给相应的算法对象来执行。这样一来，客户端与具体的算法解耦，可以轻松地切换和组合不同的算法，实现更灵活的功能。

三、UML图

在这里插入图片描述

Straregy作为ConcreteStrategyA和ConcreteStrategyB的父类
Context为环境类，他来设置指定的具体的决策

四、代码实现

#include <iostream>

// 抽象策略类
class Strategy {
public:
    virtual void execute() const = 0;
};

// 具体策略类 A
class ConcreteStrategyA : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "Executing strategy A\n";
    }
};

// 具体策略类 B
class ConcreteStrategyB : public Strategy {
public:
    void execute() const override {
        std::cout << "Executing strategy B\n";
    }
};

// 环境类
class Context {
private:
    Strategy* strategy_;

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

    // 设置策略
    void setStrategy(Strategy* strategy) {
        strategy_ = strategy;
    }

    // 执行策略
    void executeStrategy() const {
        strategy_->execute();
    }
};

int main() {
    // 创建具体策略对象
    ConcreteStrategyA strategyA;
    ConcreteStrategyB strategyB;

    // 创建环境对象，并设置初始策略为 A
    Context context(&strategyA);

    // 执行当前策略
    context.executeStrategy();

    // 切换策略为 B，并执行
    context.setStrategy(&strategyB);
    context.executeStrategy();

    return 0;
}

在这里插入图片描述

这段代码实现了策略模式，其核心是将算法封装成独立的策略类，使得它们可以相互替换，从而使得算法可以独立于客户端而变化。

抽象策略类 Strategy：定义了一个纯虚函数 execute()，表示执行策略的方法。

具体策略类 ConcreteStrategyA 和 ConcreteStrategyB：分别实现了 execute() 方法，定义了具体的策略内容。

环境类 Context：持有一个策略对象的指针，在运行时可以动态地更改其所持有的策略对象。提供了设置策略和执行策略的方法。

在 main() 函数中，首先创建了具体策略对象 strategyA 和 strategyB，然后创建了环境对象 context，并将初始策略设置为 strategyA。接着执行当前策略，即执行了 strategyA 的 execute() 方法。然后，将环境对象的策略切换为 strategyB，并再次执行当前策略，即执行了 strategyB 的 execute() 方法。

这样，通过在不同的具体策略类中实现不同的算法，可以在运行时动态地切换不同的算法，从而实现不同的行为，这就是策略模式的核心原理。