在C++中,模板元編程(TMP)是一種在編譯時(shí)執(zhí)行計(jì)算的技術(shù),它允許程序員編寫在編譯時(shí)生成和優(yōu)化代碼的程序。策略模式是一種行為設(shè)計(jì)模式,它允許在運(yùn)行時(shí)選擇算法的行為。結(jié)合TMP和策略模式,我們可以在編譯時(shí)根據(jù)不同的類型選擇不同的算法實(shí)現(xiàn)。
以下是一個(gè)使用C++模板元編程實(shí)現(xiàn)策略模式的示例:
首先,我們定義一個(gè)策略接口,通常使用純虛函數(shù)表示:
template <typename T>
class Strategy {
public:
virtual ~Strategy() = default;
virtual T execute(const T& input) const = 0;
};
然后,我們?yōu)槊糠N具體策略實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。例如,我們可以有一個(gè)加法策略和一個(gè)乘法策略:
template <typename T>
class AddStrategy : public Strategy<T> {
public:
T execute(const T& input) const override {
return input + input;
}
};
template <typename T>
class MultiplyStrategy : public Strategy<T> {
public:
T execute(const T& input) const override {
return input * input;
}
};
接下來(lái),我們創(chuàng)建一個(gè)上下文類,它包含一個(gè)指向策略對(duì)象的指針,并使用模板特化來(lái)根據(jù)類型選擇合適的策略:
template <typename T, typename StrategyType = void>
class Context;
template <typename T>
class Context<T, std::enable_if_t<!std::is_same_v<Strategy<T>, MultiplyStrategy<T>>>> {
public:
Context(Strategy<T>* strategy) : strategy_(strategy) {}
T execute(const T& input) const {
return strategy_->execute(input);
}
private:
Strategy<T>* strategy_;
};
template <typename T>
class Context<T, std::enable_if_t<std::is_same_v<Strategy<T>, MultiplyStrategy<T>>>> {
public:
Context(Strategy<T>* strategy) : strategy_(strategy) {}
T execute(const T& input) const {
return strategy_->execute(input * input);
}
private:
Strategy<T>* strategy_;
};
注意,這里使用了std::enable_if
和SFINAE(Substitution Failure Is Not An Error)技術(shù)來(lái)根據(jù)模板參數(shù)的類型選擇不同的上下文類實(shí)現(xiàn)。
最后,我們可以使用這些類來(lái)執(zhí)行不同的策略:
int main() {
Context<int> addContext(&AddStrategy<int>());
Context<int> multiplyContext(&MultiplyStrategy<int>());
int resultAdd = addContext.execute(5); // 結(jié)果為 5 + 5 = 10
int resultMultiply = multiplyContext.execute(5); // 結(jié)果為 5 * 5 = 25
return 0;
}
在這個(gè)例子中,Context
類根據(jù)模板參數(shù)T
的類型在編譯時(shí)選擇合適的策略實(shí)現(xiàn)。注意,由于策略模式和模板元編程都是在編譯時(shí)工作的,因此運(yùn)行時(shí)的性能開(kāi)銷非常小。