怎样用模板实现策略注入 编译期策略选择与组合模式

策略模式是一种将不同算法封装为独立类并在编译期通过模板选择的方法。1. 通过c++++模板机制，在编译时决定策略，避免运行时判断；2. 使用模板参数注入策略，如定义processor类模板并传入不同策略类型；3. 实现编译期选择可通过模板特化结合constexpr或std::conditional_t；4. 策略可组合使用，如通过strategychain依次执行多个策略；5. 注意策略接口一致性、无状态优化及合理使用模板别名以提升代码质量与维护性。

在写代码的时候，有时候我们会遇到需要根据不同条件选择不同策略的情况。如果每次都用 if-else 或 switch-case 来处理，代码会越来越复杂，维护起来也麻烦。这时候就可以考虑用模板结合策略模式来实现编译期的策略选择。

简单来说，就是通过 C++ 的模板机制，在编译时决定使用哪个策略，而不是等到运行时再去判断。这样做不仅能提升性能，还能让代码结构更清晰。

什么是策略模式？

策略模式的核心思想是：将不同的算法或行为封装成独立的类，然后在运行时根据需要切换它们。

举个例子，比如你有一个排序函数，有时想用冒泡排序，有时想用快速排序。策略模式的做法是把这两种排序方式分别封装成两个类，再通过一个上下文类来调用具体策略。

不过常规做法是在运行时通过指针或引用去调用虚函数，而我们这里的目标是——在编译期就把策略定下来，避免运行时开销。

如何用模板实现策略注入？

所谓“策略注入”，其实就是通过模板参数把策略传进来的过程。你可以把它理解为一种“依赖注入”的方式，只不过这个注入发生在编译阶段。

来看一个简单的例子：

template 
class Processor {
public:
    void process() {
        strategy_.execute();
    }

private:
    Strategy strategy_;
};

这样，我们就可以在定义 Processor 实例的时候指定不同的策略：

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struct BubbleSort {
    void execute() { std::cout << "Bubble Sort" << std::endl; }
};

struct QuickSort {
    void execute() { std::cout << "Quick Sort" << std::endl; }
};

Processor pb;
pb.process(); // 输出 Bubble Sort

Processor pq;
pq.process(); // 输出 Quick Sort

这样做的好处很明显：

• 编译器可以内联 execute 调用，减少函数调用开销
• 没有虚函数表和动态绑定带来的性能损耗
• 策略组合灵活，只需更换模板参数即可

怎么实现编译期策略选择？

如果你希望根据某些配置、类型特征或者宏定义在编译时自动选择策略，可以用模板特化或条件编译。

方法一：模板特化 + constexpr 判断

template 
struct DefaultStrategy;

template <>
struct DefaultStrategy {
    void execute() { std::cout << "Fast path" << std::endl; }
};

template <>
struct DefaultStrategy {
    void execute() { std::cout << "Slow path" << std::endl; }
};

// 使用方式
constexpr bool use_fast = true;
using MyStrategy = DefaultStrategy;
Processor p;
p.process(); // 根据 use_fast 的值输出 Fast path 或 Slow path

方法二：结合 std::conditional_t（C++14 及以上）

#include 

template 
using SelectStrategy = std::conditional_t;

SelectStrategy s1;
s1.execute(); // Quick Sort

SelectStrategy s2;
s2.execute(); // Bubble Sort

这种方式适合你在编译期就知道该选哪种策略的情况，不需要任何运行时判断。

策略组合与复用技巧

策略模式的一个优势是可组合性强。你可以把多个策略拼在一起，形成一个更复杂的逻辑流程。

比如我们可以设计一个策略链，依次执行多个策略：

template 
class StrategyChain {
public:
    void execute() {
        (strategies.get().execute(), ...);
    }

private:
    std::tuple strategies;
};

然后像这样使用：

StrategyChain
 chain;
chain.execute(); // 依次执行三个策略
这种做法适合一些流水线式的任务处理，比如数据预处理 → 主体计算 → 后处理等场景。

小细节别忽略

如果策略类没有状态，可以考虑将其设计为无状态的 struct，并加上 constexpr，这样更容易被优化。
策略之间尽量保持接口一致，方便替换和组合。
多用模板别名（alias template）简化复杂模板类型的书写。
不要滥用模板导致编译时间暴涨，尤其是嵌套多层策略的时候。


基本上就这些。用模板做策略注入虽然不难，但要真正用好，还是得注意接口设计和策略之间的耦合度。