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C++ 设计模式：策略模式（Strategy Pattern）

article 2025/1/5 8:41:04

链接：C++ 设计模式
链接：C++ 设计模式 - 模板方法
链接：C++ 设计模式 - 观察者模式

策略模式（Strategy Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式使得算法可以独立于使用它的客户端而变化。

1.问题分析

在开发中，经常会遇到需要在运行时选择不同算法或行为的情况。如果将这些算法直接嵌入到客户端代码中，会导致代码复杂且难以维护。策略模式通过将算法封装成独立的类，并通过接口进行调用，使得算法可以灵活地替换和扩展。

2.实现步骤

定义策略接口：定义一个接口，所有具体策略类都实现这个接口。
实现具体策略类：每个具体策略类实现策略接口，提供具体的算法实现。
上下文类：上下文类持有一个策略对象的引用，并通过策略接口调用具体的算法。

3.代码示例

以机器人的清洁任务作为示例。

3.1.策略接口

// 定义机器人任务的公共接口
class CleaningStrategy {
 public:
  virtual ~CleaningStrategy() = default;
  virtual void clean() = 0;
};

3.2.具体策略类

// 策略1，直线清洁
class LinearCleaningStrategy : public CleaningStrategy {
 public:
  void clean() override { std::cout << "Cleaning in a straight line." << std::endl; }
};

// 策略2，螺旋清洁
class SpiralCleaningStrategy : public CleaningStrategy {
 public:
  void clean() override { std::cout << "Cleaning in a spiral pattern." << std::endl; }
};

3.3.上下文类

// 维护一个对策略对象的引用
class CleaningRobot {
 public:
  void setStrategy(std::shared_ptr<CleaningStrategy> strategy) { this->strategy = strategy; }

  void performCleaning() {
    if (strategy) {
      strategy->clean();
    } else {
      std::cout << "No cleaning strategy set." << std::endl;
    }
  }

 private:
  std::shared_ptr<CleaningStrategy> strategy;
};

3.4.调用算法

int main() {
  // 创建一个清洁机器人对象
  CleaningRobot robot;

  // 设置直线清洁策略
  std::shared_ptr<CleaningStrategy> linearStrategy = std::make_shared<LinearCleaningStrategy>();
  robot.setStrategy(linearStrategy);
  robot.performCleaning();

  // 设置螺旋清洁策略
  std::shared_ptr<CleaningStrategy> spiralStrategy = std::make_shared<SpiralCleaningStrategy>();
  robot.setStrategy(spiralStrategy);
  robot.performCleaning();

  return 0;
}