C++策略模式

Question

过去，我将策略模式解释为一种机制，允许函数/类的用户为该函数/类提供自己的功能。

我一直被教导实现该模式的方法是将函数指针放入类/函数中并在内部调用它们，从而允许程序员提供自己的“策略”，这些策略将由这些函数和对象在内部使用。

最近环顾四周，我发现策略模式似乎总是通过使用继承层次结构来解释/定义，如下所示：

策略模式实现

这是意见/实现的差异，还是传递的函数指针实际上不是策略模式的变体？我最感兴趣，所以当我评论或解释我的代码时我不会让人们感到困惑:)

Answer 1

您只需在没有函数指针的语言中使用继承（例如：Java）。

就我个人而言，我更喜欢 std::function 而不是原始函数指针，因为它接受更广泛的参数，并允许您维护策略对象中的状态。

此外，如果您已经知道编译时的策略，您甚至可以使用模板，从而节省函数指针和 std::function 对象的空间和运行时开销。

Answer 2

在我看来，使用函数指针实现策略模式是在不支持 OOP 的语言（例如 C）中完成的。

在支持OOP的语言中，最好使用类来实现：继承、虚函数（即运行时多态性）、接口等。通常，这是运行时策略模式，这意味着，您只需在运行时切换到其他策略模式即可更改程序的行为。

在 C++ 中，还有一种编译时策略模式，通常称为基于策略的设计。

无论如何，类可以维护状态，而函数指针则不能。这是使用类的最大优点。

Answer 3

使用函数指针来实现策略是基于继承的版本的退化情况。如您所知，该模式的基本核心是能够在运行时提供或修改某个进程的组件。该组件可以是一个函数，也可以是一个对象。如果策略由多个位组成，那么基于继承的版本确实更好，因为一个对象可以将多个方法打包在一起；如果只有一块，那么函数指针也差不多。

Answer 4

IMO，策略模式可以使用以下方式实现：

• 模板和编译时常量表达式（早期绑定，实际上可能不称为策略模式）。
• 虚函数机制（是的，通过将不同的派生类分配给引用/指针）。
• 函数指针
• 指向类的成员（方法）的指针。
• 使用 std::function 并使用 lambda。

Answer 5

接口对象可以具有状态，因此可以维护成员变量。函数指针不能。

Answer 6

这是 C++ 策略模式的实用代码。我希望纯虚函数的使用（而不是 Java 中的接口）是不言自明的。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string.h>

using namespace std;

class Strategy;

class TestBed{
  public:
    TestBed(){
        myStrategy = NULL;
    }
    void setBehavior(int type);
    Strategy *myStrategy;
};

class Strategy{
  public:
    void performBehavior(){
       behave();
    }
  private:
    virtual void behave() = 0;
};

class behaviorOne: public Strategy{
  private:
    void behave(){
        cout << "left strategy" << endl;
    }
};

class behaviorTwo: public Strategy{
  private:
    void behave(){
        cout << "right strategy" << endl;
    }
};

class behaviorThree: public Strategy{
  private:
    void behave(){
        cout << "center strategy" << endl;
    }
};

void TestBed::setBehavior(int type){  
  delete myStrategy;
  if (type == 0)
    myStrategy = new behaviorOne();
  else if (type == 1)
    myStrategy = new behaviorTwo();
  else if (type == 2)
    myStrategy = new behaviorThree();
}

int main(){
  TestBed test;
  int answer;  
  while(1){
     cout << "Exit(other) Left(0) Right(1) Center(2): ";
     cin >> answer;
     if(answer > 2) break;
     test.setBehavior(answer);
     test.myStrategy->performBehavior();
  }   
  return 0;
}