C++ 策略模式的具体案例与优缺点

策略模式：准备一组算法，并将每一个算法封装起来，使得它们可以互换。

1、策略模式中的角色与职责

在策略模式中分为4个角色：环境类Context、具体环境类SubContext、策略类Stategy、具体策略类SubStrategy。

Context(环境类)：环境类是一个抽象类，它通过属性成员m_pStrategy调用具体策略类里的函数，以实现不同功能。
SubContext(具体环境类、子环境类)：继承环境类Context，实现对某个对象或环境的描写。
Strategy(策略类)：是一个接口，里面有抽象的方法，这些抽象方法，需要SubStrategy去实现。
SubStrategy(具体策略类、子策略类)：实现抽象策略类里的算法，在运行时，覆盖Strategy父对象，实现对某个具体业务的处理。
如下：

图(1) 策略模式的UML类图

Context环境类，是一个抽象类，它不仅仅可以代表上下左右的事物或场景，而且也可以代表某种生物，比如鸭子，它里面有3个函数：Flyed()、Quacked()、Display()，分别表示飞行、鸣叫、显示。鸭子分为很多种，有野鸭、红头鸭、道具鸭、模型鸭、橡皮鸭等，前2种有生命，后3种无生命，因此，野鸭、红头鸭、道具鸭等鸭属于子环境SubContext，鸭有翅膀，可以在水上飞、岸边飞、草场飞，这种飞行方式属于一种策略，因此放到Strategy接口里，然后再由具体策略类SubStrategy实现飞的方式。

鸭子的鸣叫，有的是呱呱叫、有的是吱吱叫、还有的是嘎嘎叫等等，所以鸣叫也是一种策略，需要用接口来封装，然后再用子策略去实现。
具体如下：

图(2) 飞行与鸣叫的策略模式

2、代码实现

2.1 飞行策略

//FlyBahavior.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;//------------  1) 飞行行为的接口 -----------------------//
class FlyBehavior {public:virtual void Flyed() const = 0;virtual ~FlyBehavior() = default;
};class FlyNoWay : public FlyBehavior {public:void Flyed() const override {cout << "I can't fly!" << endl;}
};class FlyRocketPowered :public FlyBehavior {public:void Flyed() const override {cout << "I'm flying with a rocket" << endl;}
};class FlyWithWings :public FlyBehavior {public:virtual void Flyed() const override {cout << "I'm flying" << endl;}
};

2.2 鸣叫策略

//QuackBehavior.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;//----------------- 2) 鸣叫行为的接口 -----------------//
class QuackBehavior {public:virtual void Quacked() const = 0;virtual ~QuackBehavior() = default;
};class Quack :public QuackBehavior {public:void Quacked() const override {cout << "Quack" << endl;}
};class MuteQuack :public QuackBehavior {public:void Quacked() const override {cout << "Silence" << endl;}
};class Squeak : public QuackBehavior {public:void Quacked() const override {cout << "Squeak" << endl;}
};

2.3 鸭子类

//Duck.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <memory>
#include "FlyBehavior.h"
#include "QuackBehavior.h"using namespace std;//--------------- 3) 鸭子类 --------------------//
class Duck {public:std::unique_ptr<FlyBehavior>   m_pFlyBehavior;std::unique_ptr<QuackBehavior> m_pQuackBehavior;Duck(std::unique_ptr<FlyBehavior> pFlyed, std::unique_ptr<QuackBehavior> pQuack):m_pFlyBehavior(std::move(pFlyed)), m_pQuackBehavior(std::move(pQuack)){};virtual ~Duck() = default;virtual void Display() const = 0;void Quacked() const {m_pQuackBehavior->Quacked();}void Flyed() const {m_pFlyBehavior->Flyed();}void Swim() const {cout << "All ducks float,even decoys" << endl;}};//--------------- 3.2) 道具鸭 --------------------//
class DecoyDuck :public Duck {public:DecoyDuck():Duck(std::make_unique<FlyNoWay>(), std::make_unique<MuteQuack>()){}void Display() const override {cout << "Decoy Duck" << endl;}
};//--------------- 3.3) 野鸭 --------------------//
class MallardDuck :public Duck {public:MallardDuck():Duck(std::make_unique<FlyWithWings>(), std::make_unique<Quack>()){}void Display() const override {cout << "Mallard Duck" << endl;}
};//--------------- 3.4) 模型鸭 --------------------//
class ModelDuck :public Duck {public:ModelDuck(): Duck(std::make_unique<FlyWithWings>(), std::make_unique<Quack>()){}void Display() const override {cout << "Model Duck" << endl;}
};//--------------- 3.5) 红头鸭 --------------------//
class RedHeadDuck :public Duck {public:RedHeadDuck():Duck(std::make_unique<FlyWithWings>(), std::make_unique<Quack>()){}void Display() const override {cout << "Red Head Duck" << endl;}
};//--------------- 3.6) 橡皮鸭 --------------------//
class RubberDuck :public Duck {public:RubberDuck(): Duck(std::make_unique<FlyNoWay>(), std::make_unique<Squeak>()){}void Display() const override {cout << "Rubber Duck" << endl;}
};

2.4 主入口

//main.cpp

#include "FlyBehavior.h"
#include "QuackBehavior.h"
#include "Duck.h"int main()
{MallardDuck mallard;mallard.Display();mallard.Swim();mallard.Quacked();mallard.Flyed();cout << "--------------- Mallard -----\n" << endl;RubberDuck rubberDuckie;rubberDuckie.Display();rubberDuckie.Swim();rubberDuckie.Quacked();rubberDuckie.Flyed();system("pause");return 0;
}

效果如下：

图(3）策略模式的运行结果

3、策略模式的优缺点

3.1 优点

策略模式提供了对“开闭原则”的完美支持，用户可以在不修改原有系统的基础上选择算法或行为，也可以灵活地增加新的算法或行为。
使用策略模式可以避免多重条件选择语句。多重条件选择语句不易维护，它把采取哪一种算法或行为的逻辑，与算法或行为本身的实现逻辑混合在一起，将它们全部硬编码(Hard Coding)在一个庞大的多重条件选择语句中，比直接继承环境类的办法还要原始和落后。
策略模式提供了一种算法的复用机制。由于将算法单独提取出来封装在策略类中，因此不同的环境类可以方便地复用这些策略类。

3.2 缺点

客户端必须知道所有的策略类，并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别，以便适时选择恰当的算法。换言之，策略模式只适用于客户端知道所有的算法或行为的情况，客户端的权限太大。
策略模式将造成系统产生很多具体策略类，任何细小的变化都将导致系统要增加一个新的具体策略类，会造成文件夹中class类个数的暴增。