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c++怎么实现策略模式_c++ 接口抽象与具体算法封装【案例】

发布日期： 2026-01-21 阅读量： 作者： 冰火之心

策略接口须用class声明纯虚函数：virtual void execute() = 0且virtual ~Strategy() = default；策略类应无状态、构造轻量、依赖注入；上下文用std::unique_ptr持有；编译期优选模板，运行时用虚函数，variant适用于少量固定策略。

策略接口怎么用 `class` 声明才真正抽象

纯虚函数是唯一能保证「调用方不依赖具体实现」的手段。只声明 virtual void execute() 不够，必须加 = 0 并把析构函数也设为虚函数，否则多态删除会出未定义行为。

Strategy 基类必须有 virtual ~Strategy() = default;
所有算法方法都得是 virtual 返回类型函数名() = 0;
避免在基类里写任何具体实现逻辑，哪怕是一行日志打印
如果策略需要传参，统一用 const 引用或值传递，别暴露内部数据结构

具体策略类如何避免重复构造开销

每个策略类本质是无状态的——它只封装行为，不保存上下文。所以不该在构造函数里做耗时操作，更不该缓存外部对象指针。

把初始化逻辑（如读配置、建连接）移到策略工厂或上下文类中
策略类成员变量只保留必要常量，比如 const double kThreshold;
若需共享资源（如线程池、数据库句柄），通过构造函数注入，而非全局单例
测试时可直接 new 具体策略，无需工厂：
```
std::uniq
ue_ptr s = std::make_unique();
```

上下文类怎么安全持有策略指针

用 std::unique_ptr 最稳妥。裸指针易悬空，shared_ptr 会引入不必要的引用计数开销，且策略之间本就不该共享生命周期。

上下文构造函数接受 std::unique_ptr&&，接管所有权
提供 setStrategy(std::unique_ptr&&) 支持运行时切换
执行时直接调用 strategy_->execute(...)，无需判空——空指针应由调用方保障
不要在上下文中存储原始指针或引用，除非你 100% 确保其生命周期长于上下文

编译期策略选择比运行时更高效？什么时候该用 `std::variant`

当策略数量固定、编译期可知，且对性能极度敏感（比如高频循环内调用），模板参数化策略比虚函数调用快一个数量级。但代价是二进制体积增大、调试困难。

运行时策略：适合用户配置、A/B 测试、插件式扩展
编译期策略：适合数学计算路径（如 SIMD / 标量）、序列化格式（JSON / Protobuf）等硬编码分支
std::variant 是折中方案，适用于最多 3–4 种策略且不想写模板特化的场景，但访问时必须用 std::visit，容易漏处理分支

错误示范：

auto v = std::variant(StrategyA{}); // 编译失败！StrategyA 需要可默认构造且满足 variant 要求

策略模式最难的不是写对虚函数，而是判断哪个类该负责创建策略、谁来决定切换时机、以及是否允许策略间共享状态——这些边界一旦模糊，就变成更难维护的状态模式。

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