策略模式可结合函数指针简化设计,用std::function支持带状态行为,根据是否需多态或捕获选择函数指针、lambda或类继承方案。
在C++中,策略模式用于将算法的实现从使用它的类中分离出来,使得算法可以独立变化。而函数指针则提供了一种轻量级的方式来封装可调用的行为。将策略模式与函数指针结合使用,可以在保持设计灵活性的同时减少类层次的复杂性。
策略模式的基本结构
传统的策略模式通常包含一个策略接口(抽象基类),多个具体策略类继承该接口,以及一个上下文类持有策略对象的引用。例如:
class Strategy { public: virtual ~Strategy() = default; virtual void execute() = 0; }; <p>class ConcreteStrategyA : public Strategy { public: void execute() override { // 算法A } };</p><p>class Context { public: explicit Context(Strategy<em> s) : strategy(s) {} void setStrategy(Strategy</em> s) { strategy = s; } void doWork() { strategy->execute(); } private: Strategy* strategy; };</p>
这种设计虽然清晰,但当策略数量多且逻辑简单时,会带来较多的小类定义,增加维护成本。
使用函数指针替代抽象接口
如果每个策略只是执行一段简单的操作,可以用函数指针代替继承体系。定义一个函数类型来表示“策略行为”:
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using StrategyFunc = void(*)();
然后修改上下文类,使其接受函数指针:
class Context { public: explicit Context(StrategyFunc func) : strategyFunc(func) {} <pre class='brush:php;toolbar:false;'>void setStrategy(StrategyFunc func) { strategyFunc = func; } void doWork() { if (strategyFunc) strategyFunc(); }
private: StrategyFunc strategyFunc; };
这样就可以直接传入普通函数或lambda(需转换为函数指针):
void strategyA() { /* ... */ } void strategyB() { /* ... */ } <p>Context ctx(strategyA); ctx.doWork(); // 执行A ctx.setStrategy(strategyB); ctx.doWork(); // 执行B</p>
支持带状态的策略:std::function 替代方案
函数指针无法捕获上下文(如lambda带捕获),此时应使用 std::function 来增强灵活性:
#include <functional> <p>class Context { public: using Strategy = std::function<void()>;</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>explicit Context(Strategy s) : strategy(std::move(s)) {} void setStrategy(Strategy s) { strategy = std::move(s); } void doWork() { if (strategy) strategy(); }
private: Strategy strategy; };
现在可以使用带捕获的lambda:
int factor = 2; Context ctx([factor]() { std::cout << "Factor: " << factor << 'n'; }); ctx.doWork();
何时选择函数指针 vs 类继承策略
根据实际需求选择合适的方式:
- 若策略逻辑简单、无状态、复用频繁,函数指针更轻量高效
- 若策略需要维护内部状态、有复杂生命周期或需多态扩展,传统类继承更合适
- 若需要捕获局部变量或组合多种行为,推荐 std::function + lambda
基本上就这些。函数指针和策略模式的结合,适合在不需要完整面向对象结构的场景下简化代码。关键是理解行为抽象的本质——不一定要靠虚函数实现。
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