C++策略模式：灵活算法的艺术

策略模式的核心思想

策略模式属于行为型设计模式，其核心是将算法或行为封装为独立的类，使它们可以互相替换。该模式通过将算法与使用算法的客户端解耦，增强系统的灵活性和可扩展性。

在C++中，策略模式通常通过抽象基类或接口定义算法族，具体策略类实现这些接口，客户端通过组合方式调用策略对象。

模式结构

策略模式包含以下关键角色：

• Context（上下文）：持有一个策略对象的引用，负责调用具体策略的实现。
• Strategy（抽象策略）：定义算法接口的抽象类或纯虚基类。
• ConcreteStrategy（具体策略）：实现抽象策略接口的具体算法类。

C++实现示例

以下代码展示策略模式的典型实现：

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

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

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

// 上下文类
class Context {
private:
    Strategy* strategy;
public:
    explicit Context(Strategy* s) : strategy(s) {}
    void setStrategy(Strategy* s) { strategy = s; }
    void executeStrategy() const { strategy->execute(); }
};

// 客户端调用
int main() {
    ConcreteStrategyA strategyA;
    ConcreteStrategyB strategyB;
    Context context(&strategyA);
    
    context.executeStrategy(); // 输出: Executing Strategy A
    context.setStrategy(&strategyB);
    context.executeStrategy(); // 输出: Executing Strategy B
    return 0;
}

模式优势

• 开闭原则：新增策略无需修改上下文代码，只需扩展新的策略类。
• 消除条件语句：避免通过if-else或switch-case选择算法，降低耦合度。
• 运行时动态切换：策略对象可在运行时灵活替换，适应不同场景需求。

应用场景

• 需要多种算法变体，且算法可能频繁变更的场景。
• 算法包含复杂逻辑或数据依赖，需隔离实现细节。
• 系统需要屏蔽算法实现，仅暴露接口给客户端。

注意事项

• 性能开销：频繁创建和销毁策略对象可能影响性能，可通过对象池优化。
• 策略数量爆炸：当策略过多时，需考虑是否引入其他模式（如工厂模式）管理策略。
• 接口设计：确保所有策略类接口一致，避免因接口差异导致调用错误。

扩展：策略模式与状态模式对比

• 策略模式：算法是主动选择的，客户端明确知道当前使用的策略。
• 状态模式：状态转换由内部条件触发，客户端无需感知当前状态。

通过合理应用策略模式，可以显著提升代码的可维护性和灵活性，尤其在需要支持多算法或多行为的系统中。

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