详解C++设计模式编程中策略模式的优缺点及实现

策略模式（Strategy）：它定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法的变化不会影响到使用算法的客户。策略模式和 Template 模式要解决的问题是相同（类似）的，都是为了给业务逻辑（算法）具体实现和抽象接口之间的解耦。策略模式将逻辑（算法）封装到一个类（Context）里面，通过组合的方式将具体算法的实现在组合对象中实现，再通过委托的方式将抽象接口的实现委托给组合对象实现。State 模式也有类似的功能，他们之间的区别将在讨论中给出。

UML图

优点：
1、 简化了单元测试，因为每个算法都有自己的类，可以通过自己的接口单独测试。
2、 避免程序中使用多重条件转移语句，使系统更灵活，并易于扩展。
3、 遵守大部分GRASP原则和常用设计原则，高内聚、低偶合。
缺点：
1、 因为每个具体策略类都会产生一个新类，所以会增加系统需要维护的类的数量。
2、 在基本的策略模式中，选择所用具体实现的职责由客户端对象承担，并转给策略模式的Context对象

实现示例：
Strategy.h

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std; 

//strategy抽象类，用作接口
class Strategy
{
public:
  virtual string substitute(string str)=0;
  virtual ~Strategy()
  {
    cout<<" in the destructor of Strategy"<<endl;
  }
}; 

class ChineseStrategy:public Strategy
{
public:
  string substitute(string str)
  {
    int index=str.find("520");
    string tempstr=str.replace(index,3,"我爱你");
    return tempstr;
  }
  ~ChineseStrategy()
  {
    cout<<"in the destructor of ChineseStrategy"<<endl;
  }
}; 

class EnglishStrategy:public Strategy
{
public:
  string substitute(string str)
  {
    int index=str.find("520");
    string tempstr=str.replace(index,3,"i love ou");
    return tempstr;
  }
  ~EnglishStrategy()
  {
    cout<<" in the destructor of ChineseStrategy"<<endl;
  }
}; 

//Context类 

class Translator
{
private:
  auto_ptr<Strategy> strategy; 

     //在客户代码中加入算法（stategy）类型的指针。
public:
  ~Translator()
  {
    cout<<" in the destructor of Translator"<<endl;
  }
  void set_strategy(auto_ptr<Strategy> strategy)
  {
    this->strategy=strategy;
  }
  string translate(string str)
  {
    if(0==strategy.get())
      return "";
    return strategy->substitute(str);
  }
};

Strategy.cpp

#include "Strategy.h" 

int main(int argc, char *argv)
{
  string str("321520");
  Translator *translator=new Translator;
  //未指定strategy的时候
  cout<<"No Strategy"<<endl;
  translator->translate(str);
  cout<<"---------------"<<endl; 

  //翻译成中文
  auto_ptr<Strategy> s1(new ChineseStrategy);
  translator->set_strategy(s1);
  cout<<"Chinese Strategy"<<endl;
  cout<<translator->translate(str)<<endl;
  cout<<"---------------"<<endl; 

  //翻译成英文
  auto_ptr<Strategy> s2(new EnglishStrategy);
  translator->set_strategy(s2);
  cout<<"English Strategy"<<endl;
  cout<<translator->translate(str)<<endl;
  cout<<"----------------"<<endl; 

  delete translator;
  return 0; 

}

关于策略模式的讨论

可以看到策略模式和 Template 模式解决了类似的问题，也正如在 Template 模式中分析的，策略模式和 Template 模式实际是实现一个抽象接口的两种方式：继承和组合之间的区别。要实现一个抽象接口，继承是一种方式：我们将抽象接口声明在基类中，将具体的实现放在具体子类中。组合（委托）是另外一种方式：我们将接口的实现放在被组合对象中，将抽象接口放在组合类中。这两种方式各有优缺点，先列出来：
1.继承：
优点：易于修改和扩展那些被复用的实现。
缺点：①破坏了封装性，继承中父类的实现细节暴露给子类了；②"白盒"复用，原因在 1）中；③当父类的实现更改时，其所有子类将不得不随之改变；④从父类继承而来的实现在运行期间不能改变（编译期间就已经确定了）。
2.组合：
优点：①"黑盒"复用，因为被包含对象的内部细节对外是不可见的；②封装性好，原因为 1）；③实现和抽象的依赖性很小（组合对象和被组合对象之间的依赖性小）；④可以在运行期间动态定义实现（通过一个指向相同类型的指针，典型的是抽象基类的指针）。
缺点：系统中对象过多。

从上面对比中我们可以看出，组合相比继承可以取得更好的效果，因此在面向对象的设计中的有一条很重要的原则就是：优先使用（对象）组合，而非（类）继承（FavorComposition Over Inheritance）。

实际上，继承是一种强制性很强的方式，因此也使得基类和具体子类之间的耦合性很强。例如在模板方法模式中在 ConcreteClass1 中定义的原语操作别的类是不能够直接复用（除非你继承自 AbstractClass，具体分析请参看模板方法模式文档）。而组合（委托）的方式则有很小的耦合性，实现（具体实现）和接口（抽象接口）之间的依赖性很小，例如在本实现中，ConcreteStrategyA 的具体实现操作很容易被别的类复用，例如我们要定义另一个 Context 类 AnotherContext，只要组合一个指向策略的指针就可以很容易地复用 ConcreteStrategyA 的实现了。

我们在 桥接模式的问题和桥接模式的分析中，正是说明了继承和组合之间的区别。请参看相应模式解析。

另外策略模式很状态模式也有相似之处，但是状态模式注重的对象在不同的状态下不同的操作。两者之间的区别就是状态模式中具体实现类中有一个指向 Context的引用，而策略模式则没有。具体分析请参看相应的状态模式分析中。