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c++怎么实现策略模式_c++ 接口抽象与具体算法封装【案例】

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-01-21 17:28:31

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来源于php中文网

原创

策略接口须用class声明纯虚函数:virtual void execute() = 0且virtual ~Strategy() = default;策略类应无状态、构造轻量、依赖注入;上下文用std::unique_ptr持有;编译期优选模板,运行时用虚函数,variant适用于少量固定策略。

c++怎么实现策略模式_c++ 接口抽象与具体算法封装【案例】

策略接口怎么用 class 声明才真正抽象

纯虚函数是唯一能保证「调用方不依赖具体实现」的手段。只声明 virtual void execute() 不够,必须加 = 0 并把析构函数也设为虚函数,否则多态删除会出未定义行为。

  • Strategy 基类必须有 virtual ~Strategy() = default;
  • 所有算法方法都得是 virtual 返回类型 函数名() = 0;
  • 避免在基类里写任何具体实现逻辑,哪怕是一行日志打印
  • 如果策略需要传参,统一用 const 引用或值传递,别暴露内部数据结构

具体策略类如何避免重复构造开销

每个策略类本质是无状态的——它只封装行为,不保存上下文。所以不该在构造函数里做耗时操作,更不该缓存外部对象指针。

  • 把初始化逻辑(如读配置、建连接)移到策略工厂或上下文类中
  • 策略类成员变量只保留必要常量,比如 const double kThreshold;
  • 若需共享资源(如线程池、数据库句柄),通过构造函数注入,而非全局单例
  • 测试时可直接 new 具体策略,无需工厂:
    std::unique_ptr s = std::make_unique();

上下文类怎么安全持有策略指针

std::unique_ptr 最稳妥。裸指针易悬空,shared_ptr 会引入不必要的引用计数开销,且策略之间本就不该共享生命周期。

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  • 上下文构造函数接受 std::unique_ptr&&,接管所有权
  • 提供 setStrategy(std::unique_ptr&&) 支持运行时切换
  • 执行时直接调用 strategy_->execute(...),无需判空——空指针应由调用方保障
  • 不要在上下文中存储原始指针或引用,除非你 100% 确保其生命周期长于上下文

编译期策略选择比运行时更高效?什么时候该用 std::variant

当策略数量固定、编译期可知,且对性能极度敏感(比如高频循环内调用),模板参数化策略比虚函数调用快一个数量级。但代价是二进制体积增大、调试困难。

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  • 运行时策略:适合用户配置、A/B 测试、插件式扩展
  • 编译期策略:适合数学计算路径(如 SIMD / 标量)、序列化格式(JSON / Protobuf)等硬编码分支
  • std::variant 是折中方案,适用于最多 3–4 种策略且不想写模板特化的场景,但访问时必须用 std::visit,容易漏处理分支
  • 错误示范:
    auto v = std::variant(StrategyA{}); // 编译失败!StrategyA 需要可默认构造且满足 variant 要求
策略模式最难的不是写对虚函数,而是判断哪个类该负责创建策略、谁来决定切换时机、以及是否允许策略间共享状态——这些边界一旦模糊,就变成更难维护的状态模式。

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