class Duck {
public:
  void swim();
  virtual void display();
};

class MallardDuck : public Duck {
public:
  void display(); // adding virtual is OK but not necessary
};

class RedheadDuck ...

現(xiàn)在要求，為鴨子增加會(huì)飛的技能 -- fly，那么應(yīng)該如何設(shè)計(jì)呢？

1.1 繼承

考慮到并非所有的鴨子都會(huì)飛，可在 Duck 中加個(gè)普通虛函數(shù) fly，則“會(huì)飛”的派生類繼承 fly 的一個(gè)缺省實(shí)現(xiàn)，而“不會(huì)飛”的派生類重寫 fly 的實(shí)現(xiàn)

void Duck::fly() { std::cout << "I am flying !" << std::endl; }

void RubberDuck::fly() { std::cout << "I cannot fly !" << std::endl; }

1.2 接口

實(shí)際上，使用一般虛函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)并非良策，在前文 C++11 之 override 關(guān)鍵字中的 “1.2 一般虛函數(shù)” 已經(jīng)有所解釋，常用的代替方法是 “純虛函數(shù) + 缺省實(shí)現(xiàn)”，

即將 fly 在基類中聲明為純虛函數(shù)，同時(shí)寫一個(gè)缺省實(shí)現(xiàn)

因?yàn)槭羌兲摵瘮?shù)，所以只有“接口”會(huì)被繼承，而缺省的“實(shí)現(xiàn)”卻不會(huì)被繼承，是否調(diào)用基類里 fly 的缺省實(shí)現(xiàn)，則取決于派生類里重寫的 fly 函數(shù)

void MallardDuck::fly() { Duck::fly(); } 
void RedheadDuck::fly() { Duck::fly(); }

1.3 設(shè)計(jì)模式

到目前為止，并沒(méi)有使用設(shè)計(jì)模式，但問(wèn)題看上去已經(jīng)被解決了，實(shí)際上使用或不使用設(shè)計(jì)模式，取決于實(shí)際需求，也取決于開(kāi)發(fā)者

<Design Patterns> 中，關(guān)于策略模式的適用情景，如下所示：

1) many related classes differ only in their behavior

2) you need different variants of an algorithm

3) an algorithm uses data that clients shouldn't know about

4) a class defines many behaviors, and these appear as multiple conditional statements in its operations

顯然，鴨子的各個(gè)派生類屬于 “related classes”，關(guān)鍵就在于“飛”這個(gè)行為，如果只是將“飛”的行為，簡(jiǎn)單劃分為“會(huì)飛”和“不會(huì)飛”，則不使用設(shè)計(jì)模式完全可以

如果“飛行方式”，隨著派生類的增多，至少會(huì)有幾十種；或者視“飛行方式”為一種算法，以后還會(huì)不斷改進(jìn)；再或“飛行方式”作為封裝算法，提供給第三方使用。

那么此時(shí)，設(shè)計(jì)模式的價(jià)值就體現(xiàn)出來(lái)了 -- 易復(fù)用，易擴(kuò)展，易維護(hù)。

而第 4) 種適用情景，多見(jiàn)于重構(gòu)之中 -- "Replace Type Code with State/Strategy"

2 設(shè)計(jì)原則

在引出策略模式之前，先來(lái)看面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)設(shè)計(jì)原則

1) 隔離變化：identify what varies and separate them from what stays the same

Duck 基類中，很明顯“飛行方式“是變化的，于是把 fly 擇出來(lái)，和剩余不變的分隔開(kāi)來(lái)

2) 編程到接口：program to an interface, not an implementation

分出 fly 之后，將其封裝為一個(gè)接口，里面實(shí)現(xiàn)各種不同的“飛行方式” (一系列”算法“)，添加或修改算法都在這個(gè)接口里面進(jìn)行。“接口”對(duì)應(yīng)于 C++ 便是抽象基類，

即將“飛行方式”封裝為 FlyBehavior 類，該類中聲明 fly 成員函數(shù)為純虛函數(shù)

class FlyBehavior {
public:
  virtual void fly() = 0;
};

class FlyWithWings : public FlyBehavior {
public:
  virtual void fly();
};

class FlyNoWay ...class FlyWithRocket ...

具體實(shí)現(xiàn)各種不同的算法 -- “飛行方式”，如下所示：

void FlyWithWings::fly() { std::cout << "I am flying !" << std::endl; }

void FlyNoWay::fly() { std::cout << "I cannot fly !" << std::endl; }

void FlyWithRocket::fly() { std::cout << "I am flying with a rocket !" << std::endl; }

3) 復(fù)合 > 繼承：favor composition (has-a) over inheritance (is-a)

<Effective C++> 條款 32 中提到，公有繼承即是“is-a”，而條款 38 則提及 Composition (復(fù)合或組合) 的一個(gè)含義是 “has-a”。因此，可以在 Duck 基類中，

聲明 FlyBehavior 類型的指針，如此，只需通過(guò)指針 _pfB 便可調(diào)用相應(yīng)的”算法“ -- ”飛行方式“

class Duck {
public：
  ...
private:
  FlyBehavior* _pfB; // 或 std::shared_ptr<FlyBehavior> _pfB;
};

3 策略模式

3.1 內(nèi)容

即便不懂設(shè)計(jì)模式，只有嚴(yán)格按照上面的三個(gè)設(shè)計(jì)原則，則最后的設(shè)計(jì)思路也會(huì)和策略模式類似，可能只是一些細(xì)微處的差別

下面來(lái)看策略模式的具體內(nèi)容和結(jié)構(gòu)圖：

Defines a family of algorithms, encapsulates each one, and makes them interchangeable. Strategy lets the algorithm vary independently

from clients that use it.

Context 指向 Strategy (由指針實(shí)現(xiàn))；Context 通過(guò) Strategy 接口，調(diào)用一系列算法；ConcreteStrategy 則實(shí)現(xiàn)了一系列具體的算法

3.2 智能指針

上例中，策略模式的“接口” 對(duì)應(yīng)于抽象基類 FlyBehavior，“算法實(shí)現(xiàn)”分別對(duì)應(yīng)派生類 FlyWithWings, FlyNoWay, FlyWithRocket，“引用”對(duì)應(yīng) _pfB 指針

為了簡(jiǎn)化內(nèi)存管理，可以將 _pfB 聲明為一個(gè)“智能指針”，同時(shí)在 Duck 類的構(gòu)造函數(shù)中，初始化該“智能指針”

Duck::Duck(std::shared_ptr<FlyBehavior> pflyBehavior) : _pfB(pflyBehavior) {}

直觀上看， Duck 對(duì)應(yīng)于 Context，但 Duck 基類并不直接通過(guò) FlyBehavior 接口來(lái)調(diào)用各種“飛行方式” -- 即“算法”，實(shí)際是其派生類 MallardDuck，RedheadDuck 和RubberDuck，這樣，就需要在各個(gè)派生類的構(gòu)造函數(shù)中，初始化 _pfB

MallardDuck::MallardDuck(std::shared_ptr<FlyBehavior> pflyBehavior) : Duck(pflyBehavior) {}

然后，在 Duck 基類中，通過(guò)指針 _pfB，實(shí)現(xiàn)了對(duì) fly 的調(diào)用

void Duck::performFly()
{
  _pfB->fly();
}

除了在構(gòu)造函數(shù)中初始化 _pfB 外，還可在 Duck 類中，定義一個(gè) setFlyBehavior 成員函數(shù)，動(dòng)態(tài)的設(shè)置“飛行方式”

void Duck::setFlyBehavior(std::shared_ptr<FlyBehavior> pflyBehavior)
{
  _pfB = pflyBehavior;
}

最后，main 函數(shù)如下：

void main()
{
  shared_ptr<FlyBehavior> pfWings = make_shared<FlyWithWings>();
  shared_ptr<FlyBehavior> pfRocket = make_shared<FlyWithRocket>();

  // fly with wings
  shared_ptr<Duck> pDuck = make_shared<MallardDuck>(pfWings);
  pDuck->performFly();

  // fly with a rocket
  pDuck->setFlyBehavior(pfRocket);
  pDuck->performFly();
}

小結(jié)：

1) 面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)設(shè)計(jì)原則：隔離變化，編程到接口，復(fù)合 > 繼承

2) 策略模式主要涉及的是“一系列算法“，熟悉其適用的四種情景

參考資料：

<大話設(shè)計(jì)模式> 第二章

<Head First Design Patterns> chapter 1

<Effective C++> item 32, item 38

<Design Paterns> Strategy

<Refactoring> chapter 8

以上這篇深入理解C++之策略模式就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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