【C++设计模式】策略模式

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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

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

cpp 复制代码
#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;
}

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。


总结

策略模式通过将算法封装到独立的类中,使得算法可以在运行时动态地切换和选择。这种灵活性使得策略模式成为一种强大的设计模式,特别适用于需要经常变化或者有多种选择的算法场景。通过使用策略模式,可以提高代码的灵活性、可维护性和可扩展性,使得系统更加健壮和可靠。

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