C++中通过模板结合函数对象或lambda实现策略模式,编译期绑定策略以消除运行时开销。定义如Ascending、Descending等函数对象并重载operator(),再通过模板参数传入Sorter类,实现不同排序逻辑。例如Sorter<Ascending>在编译期生成升序排序代码,避免虚函数调用。C++11后可直接传入lambda,如按奇偶性排序的闭包,并利用decltype推导类型。为简化使用,可用using定义类型别名,如using AscendingSorter = Sorter<Ascending>,提升可读性。该方式具备高性能、类型安全和灵活性,但每种策略组合会实例化独立模板,可能增大代码体积,且要求统一调用接口。若需运行时切换策略,则需改用std::function或虚函数机制。因此,模板策略模式适用于编译期确定行为、追求效率的场景,是泛型编程中实现高内聚低耦合的经典实践。
在C++中,可以通过模板结合函数对象(仿函数)或lambda表达式来实现策略选择模式,这种方式在编译期完成策略绑定,避免运行时多态的开销,同时保持代码的灵活性和可扩展性。
使用函数对象作为策略
定义多个结构体或类作为具体策略,每个策略实现相同的调用接口(如重载
operator()
),然后通过模板参数传入主算法类。
例如,实现一个排序器,支持不同比较策略:
struct Ascending { bool operator()(int a, int b) const { return a < b; } }; struct Descending { bool operator()(int a, int b) const { return a > b; } }; template<typename Strategy> class Sorter { Strategy strategy; public: void sort(std::vector<int>& data) { std::sort(data.begin(), data.end(), strategy); } };
使用方式:
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std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5}; Sorter<Ascending> asc_sorter; asc_sorter.sort(nums); // 升序排列 Sorter<Descending> desc_sorter; desc_sorter.sort(nums); // 降序排列 </font>
使用lambda表达式作为策略
C++11以后,lambda也可作为模板策略传入,适合简单逻辑。
例如:
auto custom_cmp = [](int a, int b) { return (a % 2) < (b % 2); // 按奇偶性排序 }; Sorter<decltype(custom_cmp)> custom_sorter; custom_sorter.sort(nums);
编译期策略选择与类型别名
为简化使用,可用
using
定义常用策略组合:
using AscendingSorter = Sorter<Ascending>; using DescendingSorter = Sorter<Descending>;
这样用户无需显式写模板参数,直接声明即可:
AscendingSorter sorter; sorter.sort(data);
优势与注意事项
优势:
- 性能高:策略在编译期确定,无虚函数调用开销
- 类型安全:错误在编译期暴露
- 灵活:支持函数对象、lambda、普通函数指针等多种形式
注意:
- 每种策略组合会实例化新的模板类型,可能增加代码体积
- 策略接口需统一,通常通过调用操作符一致化
- 若需运行时切换策略,仍需结合std::function或虚函数
基本上就这些。模板策略模式适合在编译期确定行为的场景,结合泛型编程能写出高效且清晰的代码。
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