模板方法模式详解：代码复用与算法骨架

"设计模式是软件工程中的一种最佳实践，用于解决常见的设计问题。本文主要关注两种模式：策略模式和模板方法模式。策略模式允许在运行时选择算法或策略，而模板方法模式则定义了一个操作的框架，允许子类替换其中的特定步骤。 模板方法模式是一种行为设计模式，其主要意图是定义一个算法的步骤顺序，同时允许子类替换某些步骤的实现。这在保持算法整体结构不变的同时，提供了灵活性，让子类能够定制行为。模板方法通常在基类中定义，作为非虚函数，它调用了一系列被称为原语操作的方法。这些原语操作可能是抽象的或纯虚函数，强制子类进行实现。通过使用C++的访问控制，可以确保原语操作只能由模板方法调用，从而控制了算法的执行流程。 适用性方面，模板方法模式适合以下场景： A. 当一个算法的大部分步骤都是固定的，但有少数步骤可能因情况而异，可以将固定部分放在父类，可变部分留给子类。 B. 当多个子类有公共行为时，可以将这些行为抽取到父类中，以避免代码重复。 C. 模板方法可以用来控制子类的扩展，限制可以修改的部分。 模板方法模式的效果在于提高了代码的复用性，特别是对于类库中的公共行为。然而，它也有其注意事项： A. 在C++中，原语操作应设为受保护的成员，确保它们仅被模板方法调用，必要的原语操作应声明为纯虚函数。 B. 应尽量减少需要子类重定义的原语操作数量，以降低客户代码的复杂性。 C. 采用命名约定可以帮助识别哪些操作应该被重定义。 模板方法模式与其它模式的关系： A. 工厂方法模式常常被模板方法调用来创建对象，两者结合可以更好地控制对象的创建过程。 B. 模板方法通过继承来改变算法的一部分，而策略模式则通过委托来改变整个算法，提供了更大的灵活性。 策略模式则更注重于算法的选择和替换，它将算法封装为独立的类（策略），并允许在运行时根据需求选择合适的策略。这实现了算法的可插拔性，使得系统可以根据不同条件或需求动态地切换算法。 总结，模板方法模式和策略模式是面向对象设计中非常重要的两种模式，它们分别通过继承和委托来实现算法的封装和动态选择，提升了代码的可维护性和可扩展性。在实际开发中，根据具体场景合理选择和应用这些模式，能够极大地提高软件的灵活性和可复用性。" 这段摘要详细解释了模板方法模式的意图、适用性、效果、注意事项以及与其他模式的关系，并给出了一个简短的示例代码片段，展示了如何在实际编程中应用模板方法模式。