悠悠楠杉
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策略注入与编译期选择：现代C++模板元编程实战
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正文：
在软件设计中，策略模式允许在运行时动态替换算法实现，但代价是引入虚函数调用和对象分配开销。现代C++的模板元编程提供了更优解：通过编译期策略注入，将策略作为模板参数传递，实现零开销抽象。这种技术广泛用于STL和Boost库，如std::sort的比较策略和std::unique_ptr的删除器策略。
策略注入基础模型
通过模板参数传递策略类，编译器会为每个策略组合生成特化代码：
cpp
template
class TextProcessor {
public:
void process(const std::string& content) {
if (ValidationPolicy::is_valid(content)) {
OutputPolicy::output(content);
}
}
};
// 定义具体策略
struct ConsoleOutput {
static void output(const std::string& s) { std::cout << s; }
};
struct LengthValidator {
static bool is_valid(const std::string& s) { return s.length() < 1000; }
};
// 使用策略组合
TextProcessor<ConsoleOutput, LengthValidator> processor;
编译期策略选择
利用std::conditional_t和类型萃取在编译期选择策略：
cpp
template
using OutputPolicy = std::conditional_t<useJson, JsonOutput, PlainTextOutput>;
template
using Validator = std::conditionalt<
std::isintegralv
;
策略组合与默认策略
通过可变模板和默认参数支持灵活扩展：
cpp
template<
typename OutputPolicy = ConsoleOutput,
typename... ValidationPolicies
>
class DocumentGenerator {
static bool validateall(const std::string& content) {
return (ValidationPolicies::validate(content) && ...);
}
public:
void generate(const std::string& content) {
if constexpr (sizeof...(ValidationPolicies) > 0) {
if (!validateall(content)) return;
}
OutputPolicy::output(content);
}
};
// 组合多种验证策略
using MyGenerator = DocumentGenerator<JsonOutput, SyntaxValidator, LengthValidator>;
实际应用场景
在文本处理系统中，编译期策略注入能实现高度定制化：
1. 内容序列化策略（JSON/XML/纯文本）
2. 验证策略（长度检查、敏感词过滤、语法检测）
3. 缓存策略（LRU/TTL/无缓存）
4. 日志策略（实时写入/批量写入）
这种方法消除了运行时多态的开销，生成的代码与手写特化代码性能一致。通过if constexpr和静态断言，还能在编译期拒绝不兼容的策略组合。
模板策略注入的局限在于代码膨胀（每个组合生成独立二进制）和编译时间增加。可通过策略别名模板和约束编程（C++20概念）缓解。最终实现既保持接口统一性，又获得编译期优化的极致性能。
