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C++如何使用模板方法模式封装流程

P粉602998670

发布： 2025-09-13 09:30:01

原创

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模板方法模式通过基类定义算法骨架，将具体步骤延迟到子类实现。1. 基类使用virtual final函数固定流程顺序；2. 纯虚函数强制子类实现核心步骤；3. 普通虚函数提供默认或钩子行为；4. 子类仅重写所需方法；5. 可结合std::function运行时注入逻辑，兼顾继承与组合灵活性。

c++如何使用模板方法模式封装流程

模板方法模式通过基类定义算法骨架，将具体步骤延迟到子类实现。C++中利用虚函数和模板机制能很好地封装流程，同时保留扩展性。

定义抽象基类封装流程结构

在基类中使用虚函数定义不可重写的模板方法，该方法固定调用顺序，部分步骤由纯虚函数预留子类实现。

模板方法声明为 virtual final 防止被覆盖
变化的步骤用 纯虚函数 定义接口
可选步骤可用普通虚函数提供默认实现

class ProcessTemplate {
public:
    virtual void execute() final {  // 固定流程
        step1();
        step2();
        if (needStep3()) {
            step3();
        }
        step4();
    }

protected:
    virtual void step1() = 0;           // 必须实现
    virtual void step2() = 0;
    virtual bool needStep3() {          // 钩子函数，可选
        return true;
    }
    virtual void step3() = 0;
    virtual void step4() {              // 默认空实现
        // 可选后处理
    }
};

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子类实现具体步骤

继承基类并实现对应的虚函数，无需关心执行顺序，只需专注逻辑细节。

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每个子类可定制不同行为
钩子函数控制流程分支
避免重复编写流程控制代码

class ConcreteProcess : public ProcessTemplate {
protected:
    void step1() override {
        // 具体初始化
    }
    void step2() override {
        // 数据处理
    }
    void step3() override {
        // 特殊校验
    }
    bool needStep3() override {
        return false; // 关闭第三步
    }
};

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结合函数对象提升灵活性

对某些步骤支持传入函数对象或lambda，运行时动态指定行为。

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```cpp class FlexibleTemplate { std::function customStep;

public: explicit FlexibleTemplate(std::function<void()> fn) : customStep(std::move(fn)) {}

void execute() final {
    step1();
    if (customStep) customStep();
    step2();
}

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private: void step1() { / 固定逻辑 / } void step2() { / 固定逻辑 / } };


基本上就这些。通过继承+虚函数定义标准流程，配合钩子和回调，既能统一控制结构，又保持足够的可扩展性。

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