基於原則設計

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基於原則設計(Policy-Based Class Design)又名policy-based class design 或 policy-based programming, 是一種基於C++電腦程式設計規範,以原則(Policy)為基礎,並結合C++的模板超編程(template metaprogramming)。policy-based首見於 Andrei Alexandrescu 出版的 《Modern C++ Design》 一書以及他在C/C++ Users Journal雜誌專欄 Generic<Programming> 。

概覽[编辑]

Policy的意思是方針,或策略,也就是將原本複雜的系統,拆解成多個獨立運作的「策略類別」(policy class),每一組policy class都只负责单纯如行为(behavior, method)或结构(structure)的某一方面。Templetes與多重继承(Multiple Inheritance)两项技术互补。多重继承由於继承自多組 Base Class,故缺乏型别訊息(type information),而Templetes基於型别,擁有豐富的型别訊息。多重继承容易扩张,而Templetes的特化(Specialization)不容易扩张。Policy-Based Class Design 同時使用了 Template 以及 Multiple Inheritance 兩項技術,結合兩者的優點。

template
<
         class Policy1,
         class Policy2,
         class Policy3
>
class PolicyBasedClass:public Policy1, public Policy2
{
public:
   PolicyBasedClass(){};
};

PolicyBasedClass則稱為宿主類別(host class),只需要切換不同 Policy Class,就可以得到不同的需求。Policy不一定要被宿主(host)继承,只需要用委托(delegation)完成这一工作。但policies必须遵守一个隐含的constraint,介面(interface)必须一样,故參數不能有巨大改變。

Policy class有點類似回呼函式(callbacks),但不同的是,callback只是一個函式,至於 policy class 則盡可能包含許多的 functions (methods), 有時還會結合狀態變數(state variables)與其他各式各樣的型別,如巢狀型別(nested types)。

policy 的一個重要的特徵是,宿主類別(host class)經常(並不一定要)使用多重繼承的機制去使用多個 policy classes. 因此在進行 policy 拆解時,必須要盡可能達成正交分解(Orthogonal Decomposition),policy彼此獨立運作,不相互影響。

Template Template Parameter[编辑]

在 C++ 的Policy-Based Design 中,用來建構 Template 的類別參數(也就是policy class),本身亦可以是一個 Tempate 化的類別,形成所謂的 Template Template Parameter。

如果 Read()、Write() 有各種不同名目的參數時,可以利用 template 的不完全具現化 (Incomplement Instantiation) 特徵檢實現各個參數不同的成員函式(member function)。在host class中,可以撰寫不同參數版本的 Read(...) 函式,這有賴於c++ compiler的協助。

template
<
        class T,
        template< class > class ReadPolicy,
        template< class > class WritePolicy
>
class ResourceManager
        :
        public ReadingPolicy< T >,
        public WritingPolicy< T >
{
public:
   void Read();
   void Write(XmlElement*);
   void Write(DataSource*);
};

上述的class T即是一個Template Template Parameter,這使得 Policy Class 更具擴充性與彈性,能夠處理各種類型的實體(instance)。

void main()
{
  ResourceManager< AnimationEntity, BinaryReader, BinaryWriter > ResMgr1;
  ResourceManager< ScriptEntity, TextReader, TextWriter > ResMgr2;
}

範例[编辑]

下例是 C++ hello world的範例,可以使用各種原則(policies)列印文字。

template<
    typename output_policy,
    typename language_policy
>
class HelloWorld
  : public output_policy,
    public language_policy
{
    using output_policy::Print;
    using language_policy::Message;
 
public:
 
    //behaviour method
    void Run()
    {
        //two policy methods
        Print( Message() );
    }
 
};
 
 
#include <iostream>
 
class HelloWorld_OutputPolicy_WriteToCout
{
protected:
 
    template< typename message_type >
    void Print( message_type message )
    {
        std::cout << message << std::endl;
    }
 
};
 
 
#include <string>
 
class HelloWorld_LanguagePolicy_English
{
protected:
 
    std::string Message()
    {
        return "Hello, World!";
    }
 
};
 
class HelloWorld_LanguagePolicy_German{
protected:
 
    std::string Message()
    {
        return "Hallo Welt!";
    }
 
};
 
 
int main()
{
 
/* example 1 */
 
    typedef
        HelloWorld<
            HelloWorld_OutputPolicy_WriteToCout,
            HelloWorld_LanguagePolicy_English
        >
            my_hello_world_type;
 
    my_hello_world_type hello_world;
    hello_world.Run(); //returns Hello World!
 
 
/* example 2 
 * does the same but uses another policy, the language has changed
 */
 
    typedef
        HelloWorld<
            HelloWorld_OutputPolicy_WriteToCout,
            HelloWorld_LanguagePolicy_German
        >
            my_other_hello_world_type;
 
    my_other_hello_world_type hello_world2;
    hello_world2.Run(); //returns Hallo Welt!
}

你可以更容易的撰寫其他的 Output policy, 單靠你創造更新的Policy class並實作print於其中。

外部連結[编辑]