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c++中如何用模板实现一个策略模式_c++中模板策略模式实现方法解析

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发布： 2025-11-05 15:43:02

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模板策略模式通过模板参数在编译期绑定策略，提升性能、支持内联、增强类型安全。示例中Sorter类接受不同排序策略，如AscendingSort和DescendingSort，执行时无虚函数开销。适用于算法库、STL容器定制、高性能场景。缺点是策略需编译期确定，可能引起代码膨胀和复杂错误信息，可用C++20 concepts缓解。

c++中如何用模板实现一个策略模式_c++中模板策略模式实现方法解析

在C++中，策略模式通常通过继承和虚函数实现运行时多态。但使用模板可以实现编译时的策略选择，这种方式更高效、类型安全，并能避免虚函数调用开销。这种基于模板的实现被称为“模板策略模式”或“编译时策略模式”。

模板策略模式的基本思想

模板策略模式利用模板参数将具体策略注入到主体类中，在编译期完成策略绑定，而不是在运行时通过指针或引用调用虚函数。这样可以：

提升性能：无虚函数表开销
支持内联优化
增强类型安全性
便于泛型编程

实现步骤与示例代码

以一个简单的排序器为例，展示如何用模板实现策略模式。

// 定义不同的策略类
struct AscendingSort {
    template <typename T>
    void sort(T& container) {
        std::sort(container.begin(), container.end());
    }
};

struct DescendingSort {
    template <typename T>
    void sort(T& container) {
        std::sort(container.begin(), container.end(), std::greater<>());
    }
};

// 主体类使用模板参数传入策略
template <typename Strategy>
class Sorter {
private:
    Strategy strategy;
public:
    template <typename T>
    void execute(T& data) {
        strategy.sort(data);
    }
};

// 使用方式
std::vector<int> nums = {5, 2, 8, 1};
Sorter<AscendingSort> asc_sorter;
asc_sorter.execute(nums); // 升序排列

Sorter<DescendingSort> desc_sorter;
desc_sorter.execute(nums); // 降序排列