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c++怎么实现一个策略模式(Policy-Based Design)_C++面向对象设计模式策略实现

裘德小鎮的故事

发布： 2025-11-17 16:44:02

原创

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Policy-Based Design是一种基于模板的C++设计方法，通过将可变行为封装为策略类，并在编译期通过模板参数注入主类，实现零开销、高度可组合的灵活组件。

c++怎么实现一个策略模式(policy-based design)_c++面向对象设计模式策略实现

策略模式在C++中可以通过多种方式实现，而策略模式（Policy-Based Design）特别强调使用模板和编译时多态来组合行为。它不同于传统的面向对象策略模式（基于虚函数），而是利用模板参数将“策略”注入到主类中，从而在编译期决定行为，提升性能并增强灵活性。

什么是Policy-Based Design

Policy-Based Design是一种基于模板的设计方法，把类的行为拆分成独立的策略类（Policy），然后通过模板组合成一个功能完整的类。这种方式由Andrei Alexandrescu在《Modern C++ Design》中系统提出，核心思想是：

每个策略封装一种可变的行为（如内存分配、线程安全、日志记录等）
主类（通常称为Host Class）通过模板参数接受多个策略
行为在编译期绑定，无运行时开销

基本实现结构

下面是一个简单的例子，展示如何用策略模式实现一个灵活的存储容器：

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// 策略1：内存分配策略
struct MallocAllocator {
    static void* allocate(size_t size) {
        return std::malloc(size);
    }
    static void deallocate(void* ptr) {
        std::free(ptr);
    }
};
<p>// 策略2：STL风格分配器策略
struct NewAllocator {
static void<em> allocate(size_t size) {
return ::operator new(size);
}
static void deallocate(void</em> ptr) {
::operator delete(ptr);
}
};</p><p>// 策略3：日志策略
struct NoLogging {
static void log(const char* msg) {}
};</p><p>struct PrintLogging {
static void log(const char* msg) {
std::cout << "[Log] " << msg << std::endl;
}
};</p><p>// 主类模板，接受多个策略
template<typename AllocationPolicy, typename LoggingPolicy>
class DataContainer : private AllocationPolicy, private LoggingPolicy {
private:
void* data_{nullptr};
size<em>t size</em>{0};</p><p>public:
explicit DataContainer(size<em>t size) {
LoggingPolicy::log("Allocating data");
data</em> = AllocationPolicy::allocate(size);
if (!data_) throw std::bad<em>alloc();
size</em> = size;
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>~DataContainer() {
    if (data_) {
        LoggingPolicy::log("Deallocating data");
        AllocationPolicy::deallocate(data_);
    }
}

// 删除拷贝构造和赋值以简化示例
DataContainer(const DataContainer&) = delete;
DataContainer& operator=(const DataContainer&) = delete;

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};

使用方式：

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int main() {
    // 使用 malloc + 打印日志
    DataContainer<MallocAllocator, PrintLogging> container1(1024);
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 使用 new + 无日志（零开销）
DataContainer<NewAllocator, NoLogging> container2(512);

return 0;

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}