其後有意無意間大家發現template能做的事情不單單如此，甚至出乎意料之外的強大，如使用LISP之類的技巧令編譯器幫你在編譯期運算，或編譯期才組合產生你所需要的程式碼。
在大型長期開發的軟體中，保持架構、效能、延展性和介面一致十分重要，可是軟體設計必定不斷變動，功能的擴充、模組的更換尤其繁甚，為了加插功能、修改模組，結果往往就是架構變型，效能降低，介面不一致，元件肥大。（更可怕的是為求擴充，不斷新增介面，混亂不堪，日後維護困難，難以接手）
Policy-Based Class Design是一種新思維的設計方法，藉由template把各種小行為在編譯期組合成為功能複雜的元件，具有高度的效能和彈性。這種設計分為兩部份 ── policies, host class。policies是一些小型的類別，只單純負責某一核心功能，獨立運作的「策略」，如設計模式 (Design Pattern) 中的行為模式 (behavioral pattern) 或結構模式 (structural pattern)，而host class像是一個外殼，由多個policies組成，針對特定主題，定義通用介面和錯綜複雜的邏輯流程，核心功能的細節完全經由組合的policies來實現。這種程式設計就像現實生活中的大公司，主管就是host class，為了完成專案找了幾個小將(policies)回來，排行程，分配資源，協調工作，開會擋箭，追殺廠商等，小將只要完成專案裡的需求就好了。（真完美）
現在來看看軟體裡經常會遇到的案例，假設軟體需要存儲設定，一開始決定使用ini格式，因此普遍會寫一個ConfigManager，提供寫入、擷取和操作介面。
class ConfigManager {
public:
BOOL Load(char* path);
void Write(char* path);
BOOL Add(char* columeName, char* columeValue);
char* columeValue Query(char* columeName);
};
如果考慮到延展性，ConfigManager將會繼承Load()和Write()這兩個單獨功能的類別。但這樣有一個缺點ConfigManager會繼承IniLoader和IniWriter裡所有公開介面，介面被破壞。class ConfigManager : public IniLoader, public IniWriter {
public:
BOOL Add(char* columeName, char* columeValue);
char* columeValue Query(char* columeName);
};
class IniLoader {
public:
virtual BOOL Load(char* path);
};
class IniWriter {
public:
virtual BOOL Write(char* path);
};
除了使用多重繼承外，也可使用組合物件方式。class ConfigManager {
public:
BOOL Load(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniLoader.Load(path);
}
void Write(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniWriter.Write(path);
}
BOOL Add(char* columeName, char* columeValue);
char* columeValue Query(char* columeName);
private:
IniLoader m_iniLoader;
IniWriter m_iniWriter;
};
其後軟體需要更換模組，假設由Ini改為Xml，還需要自動從Ini升級到Xml喔。所以可能會設計抽象類別BaseLoader和BaseWriter，IniLoader, XmlLoader, IniWriter, XmlWriter分別繼承抽象，並傳入ConfigManager中，讓上層去決定使用那種Loader和Writer。class ConfigManager {
public:
ConfigManager(BaseLoader* pLoader, BaseWriter* pWriter) {
m_pLoader = pLoader; m_pWriter = pWriter;
}
BOOL Load(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniLoader.Load(path);
}
void Write(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniWriter.Write(path);
}
BOOL Add(char* columeName, char* columeValue);
char* columeValue Query(char* columeName);
private:
BaseLoader* m_pLoader;
BaseWriter* m_pWriter;
};
class BaseLoader {
public:
virtual BOOL Load(char* path) = 0;
};
class BaseWriter {
public:
virtual BOOL Write(char* path) = 0;
};
現在的設計看起來一切都很好，可怕的事情發生了，針對Xml的讀入處理，ConfigManager需要提供一個介面Fix()，這時介面的一致性就被破壞了，如果使用一開始所說的多重繼承，則必須宣告四個不同的類別才能令介面保持一致性。如果未來還新增網路讀取功能NetLoader, NetWriter，就必須宣告 2 * 2 * 2 個不同類別了，這不就正好是template的能力嗎。”令軟體存在數種不同版本的設計實作方案，每次只從中選擇其一的方案，而又需要保持切換與擴充的彈性”就是Policy-Based Class Design的中心思想。Policy-Based Class Design的設計如下，ConfigManager是host class，IniLoader, IniWriter, XmlLoader和XmlWriter是policies。
template<class Loader, class Writer>
class ConfigManager : public Loader, public Writer {
public:
BOOL Load(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniLoader.Load(path);
}
void Write(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniWriter.Write(path);
}
BOOL Add(char* columeName, char* columeValue);
char* columeValue Query(char* columeName);
};
class XmlLoader {
public:
BOOL Load(char* path);
BOOL Fix();
};
void main() {
ConfigManager<Xmlloader, Iniwriter> c1;
ConfigManager<Iniloader, Xmlwriter> c2;
ConfigManager<Xmlloader, Netwriter> c3;
c1.Load("xxx");
c1.Fix();
c2.Load("xxx");
c2.Fix(); // compile error
c3.Load("xxx");
c1.Write("xxx");
c2.Write("xxx");
c3.Write("xxx");
}
看到這裡總會有點點卡住，到底Polymorphism Design和Policy-Based Class Design有甚麼差別呢。其實兩者之間有著極大的差異，如果說繼承體系是上而下 (top down)構成，介面由Base class定義，由Derived class實作，那麼Policy-Based Class就是下而上 (bottom up)構成，介面由Host class定義，由Policy class實作。Host class會繼承它所需的policies，並且在Host class中定義出操作行為的骨架流程，至於真正的實作細節，則全權委派 (delegate)給policies進行處理。架構恰好完全與繼承體系方向相反。上述例子中還不算最終形式的Policy-Based Class Design，就像遞迴一樣的概念，tempate也可以是多層的，經由Host class傳遞template parameter給polices來逹到，能組合出更多的功能。（這種組合可是次方級數成長的喔），如下，現在不再統一一起寫設定檔，改為每個元件單獨讀寫。
template<class Loader, class Writer, class Componet>
class ConfigManager : public Loader<Componet>, public Writer<Componet> {
public:
BOOL Load(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniLoader.Load(path);
}
void Write(char* path) {
if (IsExist(path))
m_iniWriter.Write(path);
}
BOOL Add(char* columeName, char* columeValue);
char* columeValue Query(char* columeName);
};
template<class Componet>
class IniLoader {
public:
BOOL Load(char* path) {
Componet::GetConfigInfo();
// do something
}
};
void main() {
ConfigManager<XmlLoader, IniWriter, Schedular> c1;
ConfigManager<IniLoader, XmlWriter, Recorder> c2;
ConfigManager<IniLoader, NetWriter, RemoteServer> c3;
c1.Load("xxx");
c1.Fix();
c2.Load("xxx");
c2.Fix(); // compile error
c3.Load("xxx");
c1.Write("xxx");
c2.Write("xxx");
c3.Write("xxx");
}
說穿了Policy-Based Class Design的基本原理就是Strategy Pattern，如果現在需要的策略只有一個，那整個Host class就跟Strategy Pattern十分類似，也沒有必要使用Policy Design了。但是，如果現在需要的策略是兩個以上，還繼續使用Strategy Pattern反而會降低效能，元件肥大，日後難以維護。而Policy-Based Class Design就是使用template幫你組合程式碼，把多個Strategy Pattern組合成為一個類別，同時減低設計的相依性。總結一下Policy-Based Class Design的優缺處
1. 高顆粒性 (granularity)，核心功能獨立運作，方便unit test。
2. 高延展性。只要架構不變，新增功能、更換模組和小修改，只要寫Policy class就可以了。
3. 高擴充性。這是進階主題，下回再說。
4. 介面一致。每一個ConfigManger有一致的共用介面，定義在Host class裡，同時，對於特定某種ConfigManager能從繼承中獲得額外的介面，別與其他ConfigManager，又能保持介面完整。
5. 介面高彈性。這是進階主題，下回再說。
6. 高效能。每一個ConfigManager的介面和實作由繼承而來，避免透過成員變數中的抽象類別間接呼叫。值得注意的是Host, Policy class基本上是不用(也不需要)虛擬函式，直接免除virtual table的間接呼叫和記憶體使用量。
7. Host class實作技巧高。Host class使用到template，比直接寫一般的C++難。
8. 實作思想需要改變。Policy class非常獨立，常常是沒有任何成員變數，只實作行為，資料由參數傳入，回傳結果。
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