C++策略模式

简述

策略模式(Strategy Pattern)定义一系列算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可以互相替换。Strategy 可以使算法独立于使用算法的客户端。

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模式结构

UML 结构图:

C++策略模式

  • Context(环境角色):持有一个对 Strategy 的引用,最终给客户端调用。
  • Strategy(抽象策略):定义了一个公共接口,让不同的算法以不同的方式来实现。通过这个接口,Context 可以调用不同的算法。
  • ConcreteStrategy(具体策略):实现 Strategy 定义的接口,提供具体算法的实现。

优缺点

优点:

  • 各自使用封装的算法,可以很容易地引入新的算法来满足相同的接口。
  • 由于实现的是同一个接口,所以策略之间可以*切换。
  • Strategy 使客户端能够选择所需的算法,而无需使用 switch/caseif/else 语句。
  • 算法的细节完全封装在 Strategy 类中,因此,可以在不影响 Context 类的情况下更改算法的实现。

缺点:

  • 客户端必须知道所有的策略,了解它们之间的区别,以便适时选择恰当的算法。
  • 策略模式将造成产生很多策略类,可以通过使用享元模式在一定程度上减少对象的数量。

适用场景

  • 多个类有不同的表现形式,每种表现形式可以独立成单独的算法。
  • 需要在不同情况下使用不同的算法,以后算法可能还会增加。
  • 对客户端隐藏具体算法的实现细节,彼此完全独立。

案例分析

说走就走的旅行 - 出行方式

C++策略模式

每天,我们做着同样的工作,遇见同样的人,吃着同样的食物。。。日复一日,年复一年!当生活陷入重复,想遇到新鲜的人,新鲜的事,为苍白的生活添加一些色彩,何不来一场说走就走的旅行呢!

要出去玩,有很多种出行方式,自行车、公交车、自驾、地铁、火车、飞机。。。如何选择最合适的呢?

  • 如果离家近,又怕堵车,可以骑自行车。
  • 如果离家远,但想省钱,早点出发,可以乘公交车。
  • 如果有车,并且不介意支付停车费,可以选择自驾。
  • 如果没有车,但赶时间,可以乘出租车。

这里的每一种出行方式都是一种具体的策略。如何选择,需要基于成本、便利和时间之间的权衡。

代码实现

创建抽象策略

抽象策略由 IStrategy 表示,它提供了一个 Travel() 接口,用于提供出行方式:

// strategy.h
#ifndef STRATEGY_H
#define STRATEGY_H

// 出行策略
class IStrategy
{
public:
    virtual void Travel() = 0;
};

#endif // STRATEGY_H

创建具体策略

有三种具体的策略可供选择,骑自行车、开车、坐火车:

// concrete_strategy.h
#ifndef CONCRETE_STRATEGY_H
#define CONCRETE_STRATEGY_H

#include "strategy.h"
#include <iostream>

// 骑自行车
class BikeStrategy : public IStrategy
{
public:
    virtual void Travel() override { std::cout << "Travel by bike" << std::endl; }
};

// 开车
class CarStrategy : public IStrategy
{
public:
    virtual void Travel() override { std::cout << "Travel by car" << std::endl; }
};

// 坐火车
class TrainStrategy : public IStrategy
{
public:
    virtual void Travel() override { std::cout << "Travel by train" << std::endl; }
};

#endif // CONCRETE_STRATEGY_H

创建环境角色

环境角色对外提供了一个 Travel() 接口,最终由客户端调用。在内部,它最终调用的是 IStrategy 的相应方法:

// context.h
#ifndef CONTEXT_H
#define CONTEXT_H

#include "strategy.h"

class Context
{
public:
    Context(IStrategy *strategy) { m_pStrategy = strategy; }
    void Travel() { m_pStrategy->Travel(); }

private:
    IStrategy *m_pStrategy;
};

#endif // CONTEXT_H

创建客户端

旅程开始,尽情享受吧:

// main.cpp
#include "context.h"
#include "concrete_strategy.h"

#ifndef SAFE_DELETE
#define SAFE_DELETE(p) { if(p){delete(p); (p)=NULL;} }
#endif

int main()
{
    // 策略之间可以相互替换
    IStrategy *bike = new BikeStrategy();
    IStrategy *car = new CarStrategy();
    IStrategy *train = new TrainStrategy();

    Context *bikeContext = new Context(bike);
    Context *carContext = new Context(car);
    Context *trainContext = new Context(train);

    bikeContext->Travel();
    carContext->Travel();
    trainContext->Travel();

    SAFE_DELETE(bike);
    SAFE_DELETE(car);
    SAFE_DELETE(train);

    SAFE_DELETE(bikeContext);
    SAFE_DELETE(carContext);
    SAFE_DELETE(trainContext);

    getchar();

    return 0;
}

输出如下:

Travel by bike
Travel by car
Travel by train

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