详解C++设计模式编程中策略模式的优缺点及实现

转自：https://www.jb51.net/article/80677.htm

策略模式（Strategy）：它定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法的变化不会影响到使用算法的客户。策略模式和 Template 模式要解决的问题是相同（类似）的，都是为了给业务逻辑（算法）具体实现和抽象接口之间的解耦。策略模式将逻辑（算法）封装到一个类（Context）里面，通过组合的方式将具体算法的实现在组合对象中实现，再通过委托的方式将抽象接口的实现委托给组合对象实现。State 模式也有类似的功能，他们之间的区别将在讨论中给出。
UML图：
在这里插入图片描述
优点：
1、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。
2、避免程序中使用多重条件转移语句，使系统更灵活，并易于扩展。
3、遵守大部分GRASP原则和常用设计原则，高内聚、低偶合。
缺点：
1、因为每个具体策略类都会产生一个新类，所以会增加系统需要维护的类的数量。
2、在基本的策略模式中，选择所用具体实现的职责由客户端对象承担，并转给策略模式的Context对象

实现示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;

class Strategy
{
public:
	virtual string substitute(string str) = 0;
	virtual ~Strategy()
	{
		cout << " in the destructor of Strategy" << endl;
	}
};

class ChineseStrategy : public Strategy
{
public:
	string substitute(string str)
	{
		int index = str.find("520");
		string tempstr = str.replace(index, 3, "我爱你");
		return tempstr;
	}

	~ChineseStrategy()
	{
		cout << "in the destructor of ChineseStrategy" << endl;
	}
};

class EnglishStrategy : public Strategy
{
public:
	string substitute(string str)
	{
		int index = str.find("520");
		string tempstr = str.replace(index, 3, "i love you");
		return tempstr;
	}

	~EnglishStrategy()
	{
		cout << " in the destructor of EnglishStrategy" << endl;
	}
};

class Translator
{
private:
	unique_ptr<Strategy> strategy;

public:
	~Translator()
	{
		cout << " in the destructor of Translator" << endl;
	}

	void set_strategy(unique_ptr<Strategy>& strategy)
	{
		this->strategy = std::move(strategy);
	}

	string translate(string str)
	{
		if (strategy.get() == nullptr)
		{
			return "";
		}
		return strategy->substitute(str);
	}
};

int main(int argc, char *argv)
{
	string str("321520");
	Translator *translator = new Translator();
	cout << "No Strategy" << endl;
	translator->translate(str);
	cout << "-----------------------" << endl;

	unique_ptr<Strategy> s1(new ChineseStrategy);
	translator->set_strategy(s1);
	cout << "Chinese Strategy" << endl;
	cout << translator->translate(str) << endl;
	cout << "------------------------" << endl;

	unique_ptr<Strategy> s2(new EnglishStrategy);
	translator->set_strategy(s2);
	cout << "English Strategy" << endl;
	cout << translator->translate(str) << endl;
	cout << "-------------------------" << endl;

	delete translator;
	return 0;
}

（原文用的是auto_ptr，我将其改成unique_ptr）
运行结果：
在这里插入图片描述
关于策略模式的讨论

可以看到策略模式和 Template 模式解决了类似的问题，也正如在 Template 模式中分析的，策略模式和 Template 模式实际是实现一个抽象接口的两种方式：继承和组合之间的区别。要实现一个抽象接口，继承是一种方式：我们将抽象接口声明在基类中，将具体的实现放在具体子类中。组合（委托）是另外一种方式：我们将接口的实现放在被组合对象中，将抽象接口放在组合类中。这两种方式各有优缺点，先列出来：
1.继承：
优点：易于修改和扩展那些被复用的实现。
缺点：①破坏了封装性，继承中父类的实现细节暴露给子类了；②"白盒"复用，原因在 1）中；③当父类的实现更改时，其所有子类将不得不随之改变；④从父类继承而来的实现在运行期间不能改变（编译期间就已经确定了）。
2.组合：
优点：①"黑盒"复用，因为被包含对象的内部细节对外是不可见的；②封装性好，原因为 1）；③实现和抽象的依赖性很小（组合对象和被组合对象之间的依赖性小）；④可以在运行期间动态定义实现（通过一个指向相同类型的指针，典型的是抽象基类的指针）。
缺点：系统中对象过多。

从上面对比中我们可以看出，组合相比继承可以取得更好的效果，因此在面向对象的设计中的有一条很重要的原则就是：优先使用（对象）组合，而非（类）继承（FavorComposition Over Inheritance）。

实际上，继承是一种强制性很强的方式，因此也使得基类和具体子类之间的耦合性很强。例如在模板方法模式中在 ConcreteClass1 中定义的原语操作别的类是不能够直接复用（除非你继承自 AbstractClass，具体分析请参看模板方法模式文档）。而组合（委托）的方式则有很小的耦合性，实现（具体实现）和接口（抽象接口）之间的依赖性很小，例如在本实现中，ConcreteStrategyA 的具体实现操作很容易被别的类复用，例如我们要定义另一个 Context 类 AnotherContext，只要组合一个指向策略的指针就可以很容易地复用 ConcreteStrategyA 的实现了。

我们在桥接模式的问题和桥接模式的分析中，正是说明了继承和组合之间的区别。请参看相应模式解析。

另外策略模式很状态模式也有相似之处，但是状态模式注重的对象在不同的状态下不同的操作。两者之间的区别就是状态模式中具体实现类中有一个指向 Context的引用，而策略模式则没有。具体分析请参看相应的状态模式分析中。

原文地址：https://www.jb51.net/article/80677.htm