我的Design Pattern之旅[3]：使用template改進Strategy Pattern (OO) (Design Pattern) (C/C++) (template)

在strategy pattern中，為了讓各strategy能方便存取原來物件的所有public member function，我們常用*this將整個物件傳給各strategy，這樣的設計並沒有什麼不好，但各strategy和原物件過於tight coupling，導致各strategy難以再和其他各物件搭配，本文使用template解決此問題。

在(原創) 我的Design Pattern之旅：Strategy Pattern (初級) (Design Pattern) (C++) (OO C++) (Template C++)中，我們使用了strategy pattern讓Grapher能畫Triangle、Circle和Square

因為需求再次改變，:D，我們希望Grapher能將文字印在各Shape中，執行結果如下

Draw Hello Shape!! in Square
Draw Hello C++!! in Circle

為了達到此需求，我們可以將IShape interface改成

class  IShape  {
public:
  virtual void draw(const char *text) const = 0;
} ;

但若將來需求再改變，希望畫的不是文字，而是一張圖片，那interface又必須再變動，為了一勞永逸，我們會將整個物件傳給各strategy，IShape interface改成如下

class  IShape  {
public:
  virtual void draw(Grapher &grapher) const = 0;
} ;

Grapher::drawShpae()將*this傳給各strategy

void  drawShape()  {
  this->shape->draw(*this);
}

完整的程式碼如下

 1 /**/ /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : DP_StrategyPattern3_polymorphism_this.cpp
 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 6Description : Demo how to use Strategy Pattern with *this
 7Release     : 04/04/2007 1.0
 8*/
 9 #include  < iostream >
10 #include  < string >
11
12 using   namespace  std;
13
14 class  Grapher;
15
16 class  IShape  {
17public:
18  virtual void draw(Grapher &grapher) const = 0;
19} ;
20
21 class  Grapher   {
22private:
23  IShape *shape;
24  string text;
25
26public:
27  Grapher() {}
28  Grapher(IShape *shape, const char *text = "Hello Shape!!") : shape(shape), text(string(text)) {}
29  
30public:
31  void drawShape() {
32    this->shape->draw(*this);
33  }
34  
35  void setShape(IShape *shape, const char* text = "Hello Shape!!") {
36    this->text = text;
37    this->shape = shape;
38  } 
39  
40  string getText() const {
41    return this->text;
42  }
43} ;
44
45
46 class  Triangle :  public  IShape  {
47public:
48  void draw(Grapher &grapher) const {
49    cout << "Draw " << grapher.getText() << " in Triangle" << endl;
50  }
51} ;
52
53 class  Circle :  public  IShape  {
54public:
55  void draw(Grapher &grapher) const {
56    cout << "Draw " << grapher.getText() << " in Circle" << endl;
57  }
58} ;
59
60 class  Square :  public  IShape  {
61public:
62  void draw(Grapher &grapher) const {
63    cout << "Draw " << grapher.getText() << " in Square" << endl;
64  }
65} ;
66
67
68 int  main()  {
69  Grapher theGrapher(&Square());
70  theGrapher.drawShape();
71  
72  theGrapher.setShape(&Circle(), "Hello C++!!");
73  theGrapher.drawShape();
74}

執行結果

Draw Hello Shape!! in Square
Draw Hello C++!! in Circle

這樣的設計看似完美，但IShape和Grapher相依程度太高，若將來有個Painter class，和Grapher完全不同，沒有任何繼承或多型的關係，但想重複使用IShape interface的strategy，這樣的設計就無法讓Painter使用了。若我們能讓IShape interface的draw()不再只限定Grapher型別，改用template，就能讓將來所有型別都能使用IShape interface。

template  < typename T >
class  IShape  {
public:
  virtual void draw(T &grapher) const = 0;
} ;

我們用泛型T取代了Grapher，任何型別都可傳進IShape::draw()。

完整程式碼如下

 1 /**/ /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : DP_StrategyPattern3_template_this.cpp
 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 6Description : Demo how to use Strategy Pattern with *this by template
 7Release     : 04/03/2007 1.0
 8*/
 9 #include  < iostream >
10 #include  < string >
11
12 using   namespace  std;
13
14 class  Grapher;
15
16 template  < typename T >
17 class  IShape  {
18public:
19  virtual void draw(T &grapher) const = 0;
20} ;
21
22 class  Grapher  {
23private:
24  IShape<Grapher> *shape;
25  string text;
26    
27public:
28  Grapher() {}
29  Grapher(IShape<Grapher> *shape, const char* text = "Hello Shape!!") : shape(shape), text(string(text)) {}
30  
31public:
32  void drawShape() {
33    this->shape->draw(*this);
34  }
35  
36  void setShape(IShape<Grapher> *shape, const char* text = "Hello Shape!!") {
37    this->text = text;
38    this->shape = shape;
39  }
40  
41  string getText() const {
42    return this->text;
43  }
44} ;
45
46 template  < typename T >
47 class  Triangle :  public  IShape < T >   {
48public:
49  void draw(T &grapher) const {
50    cout << "Draw " << grapher.getText() << " in Triangle" << endl;
51  }
52} ;
53
54 template  < typename T >
55 class  Circle :  public  IShape < T >   {
56public:
57  void draw(T &grapher) const {
58    cout << "Draw " << grapher.getText() << " in Circle" << endl;
59  }
60} ;
61
62 template  < typename T >
63 class  Square :  public  IShape < T >   {
64public:
65  void draw(T &grapher) const {
66    cout << "Draw " << grapher.getText() << " in Square" << endl;
67  }
68} ;
69
70
71 int  main()  {
72  Grapher theGrapher(&Square<Grapher>());
73  theGrapher.drawShape();
74  
75  theGrapher.setShape(&Circle<Grapher>(), "Hello C++!!");
76  theGrapher.drawShape();
77}

執行結果

Draw Hello Shape!! in Square
Draw Hello C++!! in Circle

Conclusion
泛型的應用相當廣，在此範例僅僅是泛型的小小應用，在OOP世界使用strategy pattern，常將*this傳給strategy，若搭配GP可讓strategy pattern的resuse程度更高。

See Also
(原創) 我的Design Pattern之旅[1]：Strategy Pattern (初級) (Design Pattern) (C++) (OO C++) (Template C++)
(原創) 我的Design Pattern之旅[4]：使用Generic改進Strategy Pattern (高級) (Design Pattern) (C#) (Generic)