(原創) 我的Design Pattern之旅[8]：如何使用泛型打造動態改變的Strategy Pattern? (OO) (Design Pattern) (C/C++) (template) (boost)

Abstract
一般若用泛型實現Strategy Pattern，缺點是無法動態改變strategy，本文將介紹可以動態改變的泛型Strategy Pattern。

Introduction
正統若用OO實現Strategy Pattern，會用到interface和virtual。

OO Virtual

/**//* 
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com

Filename    : oo_virtual_strategy.cpp
Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++ / boost
Description : Traditional Strategy Pattern by virtual
Release     : 09/13/2007 1.0
*/
#include <iostream>

using namespace std;

class Shape {
public:
  virtual void draw() const = 0;
};

class Triangle : public Shape {
public:
  virtual void draw() const {
    cout << "Draw Triangle" << endl;
  }
};

class Circle : public Shape {
public:
  virtual void draw() const {
    cout << "Draw Circle" << endl;
  }
};

class Grapher {
public:
  Grapher() : _drawStrategy(0) {}
  Grapher(Shape& drawStrategy) : _drawStrategy(&drawStrategy) {} 

  void draw() {
    _drawStrategy->draw();
  }
  
  void setDrawStrategy(Shape& drawStrategy) {
    _drawStrategy = &drawStrategy;
  }
  
private:
  Shape* _drawStrategy;
};

int main() {
  Triangle triangle;
  Grapher grapher(triangle);
  grapher.draw();
  
  Circle circle;
  grapher.setDrawStrategy(circle);
  grapher.draw();
}

這種做法有著OO傳統的優點，可以動態改變strategy。

泛型
若用泛型實現Strategy Pattern，一般我們會使用class template。

/**//* 
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com

Filename    : template_strategy.cpp
Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++ / boost
Description : Traditional Strategy Pattern by template
Release     : 09/13/2007 1.0
*/
#include <iostream>

using namespace std;

class Triangle {
public:
  void draw() const {
    cout << "Draw Triangle" << endl;
  }
};

class Circle {
public:
  void draw() const {
    cout << "Draw Circle" << endl;
  }
};

template<typename Strategy>
class Grapher {
public:
  void draw() {
    _drawStrategy.draw();
  }
  
private:
  Strategy _drawStrategy;
};

int main() {
  Grapher<Triangle> grapher;
  grapher.draw();

  Grapher<Circle> grapher2;
  grapher2.draw();
}

由於使用class template，已經在compile-time定了下來，所以無法在由run-time改變strategy。

但別忘了template另外一個技術：function template，配合boost::any則可實現run-time改變strategy。

泛型 by boost::any

/**//* 
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com

Filename    : template_strategy_boost_any.cpp
Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++ / boost
Description : Demo how to use boost:any to implement Strategy Pattern
Release     : 03/16/2007 1.0
*/
#include <iostream>
#include "boost/any.hpp"

using namespace std;
using namespace boost;

class Triangle {
public:
  void draw() const {
    cout << "Draw Triangle" << endl;
  }
};

class Circle {
public:
  void draw() const {
    cout << "Draw Circle" << endl;
  }
};

class Grapher {
public:
  Grapher() : _drawStrategy(0) {}
  
  template<typename Strategy>
  Grapher(Strategy& drawStrategy) : _drawStrategy(drawStrategy) {} 

  template<typename Strategy>
  void draw() {
    any_cast<Strategy>(&_drawStrategy)->draw();  
  }
  
  template<typename Strategy>
  void setDrawStrategy(Strategy& drawStrategy) {
    _drawStrategy = drawStrategy;
  }
  
private:
  any _drawStrategy; 
};

int main() {
  Triangle triangle;
  Grapher grapher(triangle);
  grapher.draw<Triangle>();
  
  Circle circle;
  grapher.setDrawStrategy(circle);
  grapher.draw<Circle>();
}

Grapher由class template改成function template，關鍵在於45行

private:
  any _drawStrategy; 

使用了boost::any，簡單的說，他允許任何型別，類似C#的Object，所以藉此能容納各種strategy。

37行

template<typename Strategy>
void draw() {
  any_cast<Strategy>(&_drawStrategy)->draw();  
}

若要由boost::any使用某型別的member function，必須先用any_cast轉型成才可使用。

Conclusion
若改用function template和boost::any，很多Design Pattern皆可使用泛型實現，同時又可在run-time改變，一掃泛型無法在run-time改變的缺點。

Reference
Bjorn Karlsson, Beyond C++ Standard Library : An Introduction to Boost. 2005