策略模式中应该使用安全指针吗？答案

【问题标题】：Should safe pointers be used in strategy pattern?策略模式中应该使用安全指针吗？
【发布时间】：2015-02-06 11:24:23
【问题描述】：

给定一个典型的策略模式

class Strategy
{
public:
    virtual int execute() const = 0;
}

class StrategyA : public Strategy
{
public:
    int execute() const override;
}

class StrategyB : public Strategy
{
public:
    int execute() const override;
}

我相信实现上下文类的“pre-C++11”方式类似于

class ContextRaw
{
public:
    ContextRaw(Strategy* the_strategy);
    ~ContextRaw(); // Should this delete the_strategy_?
    int execute() const;
private:
    Strategy* the_strategy_;
}

对我来说，在这个设计中，Context 是否应该对Strategy 负责并不清楚，除非有明确的文档说明，否则可能会发生不好的事情

void trouble()
{
    StrategyA a_concrete_strategy;
    ContextRaw a_context(&a_concrete_strategy); // Oops, Context may try to delete stack variable
}

void more_trouble()
{
    Strategy* a_concrete_strategy = new StrategyA;
    ContextRaw* a_context       = new ContextRaw(a_concrete_strategy);
    ContextRaw* another_context = new ContextRaw(a_concrete_strategy);
    delete a_context;
    std::cout << another_context.execute() << std::endl; // Oops, the_strategy is deleted
}

鉴于安全指针，现在是否应该注入一个安全指针并让Context 拥有Strategy 的所有权？

class ContextUnique
{
public:
    ContextUnique() = delete;
    ContextUnique(std::unique_ptr<Strategy> the_strategy);
    ~ContextUnique();
    int execute() const;
private:
    std::unique_ptr<Strategy> the_strategy_;
}

或者如果Strategy 可以在不同的Context 之间共享？

class ContextShared
{
public:
    ContextShared() = delete;
    ContextShared(std::shared_ptr<Strategy> the_strategy);
    ~ContextShared();
    int execute() const;
private:
    std::shared_ptr<Strategy> the_strategy_;
}

这种设计当然引入了它自己的问题，特别是只有动态分配的Strategy才能注入Context。

【问题讨论】：

为什么Context 不通过reference 获取Strategy？那么，没有歧义！

标签： c++ c++11 design-patterns strategy-pattern

【解决方案1】：

设计取决于实施者。

请注意，在您的示例中，您引用了使用非 C++11 指针搞砸策略模式的不同方法。

直接回答您的问题：

是的，您应该在策略模式中使用智能指针。

进一步回答问题：

您应该尽可能使用智能指针。

原因是智能指针在内存所有权政策方面实际上是自我记录的，因此您摆脱了“如果没有好的文档”的一些缺点。

考虑到您为 Context 类公开的原型，您可以告诉用户您的期望是什么：

unique_ptr 如果您希望用户将内存所有权传递给您
shared_ptr 如果您希望在多个所有者上使用相同的策略实现
weak_ptr 如果您希望用户处理内存管理

什么更安全，由您决定。但是，您可以告诉用户 Context 可以与其他 Context 共享它的具体策略，或者每个 Context 有 1 个具体策略。

作为一种设计方法，我建议使用 1 Strategy / Context (so unique_ptr)，因为您的具体策略最终可能会包含一些唯一 / context 的内部变量，并且从那里开始事情会变得复杂。

【讨论】：

【解决方案2】：

你做错了。

鉴于std::function，您刚刚编写的所有内容都已完全过时，您应该只使用std::function<int()> 和一些lambda。

【讨论】：

您不需要将 lambdas 与 std::function 一起使用，它只允许您这样做。当然，它也避免混淆所有权语义。
虽然我很感谢您的意见，但如果您能解释为什么使用std::function 是一种更好的方法而不是仅仅谴责我的问题，那就太好了。
@Daniel 使用std::function 将避免所有权问题，因为您不再需要通过指向 base 的指针传递参数。只需允许 std::function 包装你的函子，它就会代表你处理内存管理。
@Daniel：因为std::function 以一种完全通用的方式完全替换了您的基类和所有派生类，并使添加新策略和为您处理所有所有权变得无限容易。换句话说，std::function 是预先编写的，更安全、更快、更通用、更灵活、更易于使用。所以基本上各方面都比较好。
如果我们需要非 const 类会发生什么？例如strategy 将适用于类字段，例如具有静态或全局变量的函数。

【解决方案3】：

这在很大程度上取决于 Strategy 对象的真正目的是应该在各种 Context 对象之间共享还是归它们所有。

至少当您使用共享或唯一 ptr 时，您清楚地定义了您的意图。仅当您要“查看”其他一些对象时才应使用“原始”指针（您不共享或拥有它 - 并且您确定指向对象不会比指向对象的寿命更长）。

【讨论】：