专栏导读 ：你是否遇到过这种崩溃瞬间：产品卖给 A 客户要用 Modbus 协议，卖给 B 客户要用私有协议，卖给 C 客户要加密传输。你的代码里是不是充斥着无数的
#ifdef CUSTOMER_A或者if (mode == 1)？ 策略模式教你用 C 语言实现"多态"，让算法像 USB 设备一样，插上就能用，拔掉就消失。
1. 场景还原 (The Pain)
假设你正在维护一款智能门锁。核心功能是"验证密码"。 起初，只需要简单的明文比对。后来，高配版加入了指纹（Hash 校验），海外版要求符合安全规范（CRC32 或 AES）。
菜鸟的写法：条件判断的地狱
typedef enum { AUTH_SIMPLE, AUTH_CRC32, AUTH_HASH } AuthMode;
bool Verify_Password(uint8_t* input, uint8_t* stored, int len, AuthMode mode) {
if (mode == AUTH_SIMPLE) {
// 明文比对
return (memcmp(input, stored, len) == 0);
}
else if (mode == AUTH_CRC32) {
// 还要去包含 CRC 的头文件，耦合严重
uint32_t crc_in = Cal_CRC32(input, len);
uint32_t crc_store = *(uint32_t*)stored;
return (crc_in == crc_store);
}
else if (mode == AUTH_HASH) {
// ... 又是一大坨代码 ...
}
return false;
}
架构师的审视
这种代码违反了设计模式的最高天条：开闭原则 (Open-Closed Principle) ------ 对扩展开放，对修改关闭。
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耦合过重 ：
Verify_Password函数必须认识所有的算法。如果你要加一个新的"视网膜扫描"，你得修改这个经过测试的稳定函数，万一改坏了，旧功能也挂了。 -
代码臃肿：低配版芯片 Flash 只有 32KB，根本装不下 AES 库，但因为写在一个文件里，链接器很难剥离未用到的代码（除非编译器优化极强）。
2. 模式图解 (The Concept)
策略模式的核心是将**"做什么" (Interface)** 和 "怎么做" (Implementation) 分离。
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Context (环境)：持有算法的指针，不关心具体是哪个算法。
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Strategy (接口)：定义一套标准的函数指针结构体（V-Table）。
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Concrete Strategy (具体策略)：实现具体的算法。
3. 代码实战 (The Code)
C 语言实现多态的秘密武器：结构体 + 函数指针。
3.1 定义接口 (The Interface)
这是所有算法必须遵守的契约。
// IValidator.h
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
// 前置声明，类似 C++ 的 this 指针
typedef struct Validator_t Validator;
// 策略接口定义 (虚函数表)
typedef struct {
// 初始化算法
void (*init)(Validator* self);
// 执行计算
uint32_t (*calculate)(Validator* self, const uint8_t* data, uint32_t len);
// 销毁/清理 (可选)
void (*deinit)(Validator* self);
} ValidatorOps;
// 基类结构体
struct Validator_t {
const ValidatorOps* ops; // 指向虚表的指针
// 可以添加公共属性，如超时时间等
uint32_t timeout;
};
3.2 具体策略实现 (Concrete Strategies)
我们把每个算法写在独立的 .c 文件里，互不干扰。
策略 A：简单校验 (Simple)
// Validator_Simple.c
#include "IValidator.h"
static uint32_t simple_cal(Validator* self, const uint8_t* data, uint32_t len) {
uint32_t sum = 0;
for(int i=0; i<len; i++) sum += data[i];
return sum; // 简单的累加和
}
// 定义具体的虚表
static const ValidatorOps s_simple_ops = {
.init = NULL, // 不需要初始化
.calculate = simple_cal,
};
// 构造函数
void Validator_Simple_Init(Validator* v) {
v->ops = &s_simple_ops; // 核心：绑定指针
}
策略 B：CRC32 校验 (CRC32)
// Validator_CRC32.c
#include "IValidator.h"
#include "stm32_crc.h" // 依赖硬件库
static void crc_init(Validator* self) {
__HAL_RCC_CRC_CLK_ENABLE(); // 开启硬件时钟
}
static uint32_t crc_cal(Validator* self, const uint8_t* data, uint32_t len) {
return HAL_CRC_Calculate(&hcrc, (uint32_t*)data, len);
}
static const ValidatorOps s_crc32_ops = {
.init = crc_init,
.calculate = crc_cal,
};
void Validator_CRC32_Init(Validator* v) {
v->ops = &s_crc32_ops;
}
3.3 业务调用 (Context)
// main.c
#include "IValidator.h"
// 全局的校验器实例
Validator g_current_validator;
// 根据配置选择策略 (Factory 模式的雏形)
void System_Init() {
uint8_t config = Read_Flash_Config();
if (config == MODE_HIGH_END) {
Validator_CRC32_Init(&g_current_validator);
} else {
Validator_Simple_Init(&g_current_validator);
}
// 初始化选定的算法
if (g_current_validator.ops->init) {
g_current_validator.ops->init(&g_current_validator);
}
}
// 业务逻辑：完全不需要知道底层是 CRC 还是 Sum
bool Verify_Packet(uint8_t* data, int len, uint32_t expected) {
// 多态调用！
uint32_t result = g_current_validator.ops->calculate(&g_current_validator, data, len);
return (result == expected);
}
4. 内存与性能分析 (The Cost)
空间开销
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Flash : 这种写法对 Linker 非常友好。如果你在
System_Init里没有调用Validator_CRC32_Init，聪明的链接器（开启--gc-sections）会自动把Validator_CRC32.c的代码完全剔除。这就实现了**"用多少，链多少"**。 -
RAM : 每个策略实例只需要一个指针大小（4 字节）。虚表
ValidatorOps声明为const，存放在 Flash 中，不占 RAM。
时间开销
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间接调用 :
ops->calculate(...)是一次间接函数调用 (Indirect Call)。 -
汇编视角:
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直接调用：
BL 0x08001234(跳转到固定地址) -
间接调用：
LDR R0, [R1]; BLX R0(先读地址再跳转)
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性能损耗: 相比直接调用，多了 2-3 个指令周期。
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架构师建议 : 不要在百万次的极速循环内部使用策略模式（例如像素级渲染）。但对于通信包校验、按键处理、传感器读取这种毫秒级任务，性能损耗可以忽略不计，换来的是巨大的架构灵活性。
5. 变种与延伸 (The Evolution)
5.1 运行时动态切换 (Hot Swap)
这就是标题中"热插拔"的由来。 比如一个无线接收模块，信号好时用 Strategy_Fast (无校验，速度快)，信号差时自动切换为 Strategy_Reliable (高强度校验)。 你只需要执行 v->ops = &s_reliable_ops;，业务层代码无需任何变动。
5.2 依赖注入与打桩 (Mocking for Test)
这是策略模式在单元测试 中的杀手级应用。 在 PC 上跑单元测试时，无法调用 HAL_CRC_Calculate（因为没有硬件）。 你可以写一个 Validator_Mock.c，在里面伪造数据。
// Test_Main.c
void Test_Logic() {
Validator v;
Validator_Mock_Init(&v); // 注入假对象
// 测试业务逻辑，此时 calculate 调用的是假的桩函数
Verify_Packet(..., ...);
}