Policy-Based Design是一种基于模板的C++设计方法，通过将可变行为封装为策略类，并在编译期通过模板参数注入主类，实现零开销、高度可组合的灵活组件。
策略模式在C++中可以通过多种方式实现，而策略模式（Policy-Based Design）特别强调使用模板和编译时多态来组合行为。它不同于传统的面向对象策略模式（基于虚函数），而是利用模板参数将“策略”注入到主类中，从而在编译期决定行为，提升性能并增强灵活性。
什么是Policy-Based Design
Policy-Based Design是一种基于模板的设计方法，把类的行为拆分成独立的策略类（Policy），然后通过模板组合成一个功能完整的类。这种方式由Andrei Alexandrescu在《Modern C++ Design》中系统提出，核心思想是：
- 每个策略封装一种可变的行为（如内存分配、线程安全、日志记录等）
- 主类（通常称为Host Class）通过模板参数接受多个策略
- 行为在编译期绑定，无运行时开销
基本实现结构
下面是一个简单的例子，展示如何用策略模式实现一个灵活的存储容器：
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// 策略1：内存分配策略
struct MallocAllocator {
static void* allocate(size_t size) {
return std::malloc(size);
}
static void deallocate(void* ptr) {
std::free(ptr);
}
};
// 策略2：STL风格分配器策略
struct NewAllocator {
static void allocate(size_t size) {
return ::operator new(size);
}
static void deallocate(void ptr) {
::operator delete(ptr);
}
};
// 策略3：日志策略
struct NoLogging {
static void log(const char* msg) {}
};
struct PrintLogging {
static void log(const char* msg) {
std::cout << "[Log] " << msg << std::endl;
}
};
// 主类模板，接受多个策略
template
class DataContainer : private AllocationPolicy, private LoggingPolicy {
private:
void* data_{nullptr};
sizet size{0};
public:
explicit DataContainer(sizet size) {
LoggingPolicy::log("Allocating data");
data = AllocationPolicy::allocate(size);
if (!data_) throw std::badalloc();
size = size;
}
~DataContainer() {
if (data_) {
LoggingPolicy::log("Deallocating data");
AllocationPolicy::deallocate(data_);
}
}
// 删除拷贝构造和赋值以简化示例
DataContainer(const DataContainer&) = delete;
DataContainer& operator=(const DataContainer&) = delete;};
使用方式：
int main() {
// 使用 malloc + 打印日志
DataContainer container1(1024);
// 使用 new + 无日志（零开销）
DataContainerzuojiankuohaophpcnNewAllocator, NoLoggingyoujiankuohaophpcn container2(512);
return 0;
}
优势与适用场景
这种设计相比传统虚函数策略模式有以下优点：
- 零运行时开销：所有调用都是静态绑定，内联友好
- 高度可组合：可以自由混合不同策略
- 类型安全：错误在编译期暴露
- 优化友好：编译器能更好进行常量传播和死代码消除
适合用于基础设施组件，比如：
- 智能指针（自定义删除器、线程模型）
- 容器（分配器、增长策略）
- 网络库（缓冲策略、序列化方式）
注意事项
虽然强大，但也要注意：
- 模板实例化可能导致代码膨胀
- 编译错误信息可能较难理解
- 不适合频繁变更策略的运行时场景
- 策略间尽量保持正交（互不依赖）
基本上就这些。Policy-Based Design是C++模板元编程的重要实践，让你写出既高效又灵活的通用组件。关键在于合理划分策略边界，避免过度复杂化。
