設計模式實戰：MIME 編碼類別的 Strategy 模式重構與 Template Method 對比

背景知識

MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) 將 8-bit 資料轉為 7-bit 傳輸。常見編碼：Base64、Quoted-printable、7bit、8bit、Binary。

• Base64：每 3 Bytes (24 bits) 切成 4 組 6 bits，查表映射為 64 可列印字符，不足以 '=' 填充
• Quoted-printable：無需編碼字符直接輸出，需編碼者輸出 '=' + 兩位十六進位值

設計目標

• 可重用：支援 Email 用戶端、亂碼檢視、XML 內嵌二進位等場景
• 易用：介面簡潔，支援 CString 與 byte buffer 互轉
• 易擴充：新增演算法不修改既有程式碼

演進過程

方案 1：Utility 靜態方法類

8 個極度相似的多載函數 (Encode/Decode × CString/byte* × 輸入/輸出組合)，介面混亂，難以擴充。

方案 2：Template Method 模式 (失敗)

class CMimeString {
    enum PROCESSTYPE { ENCODING, DECODING };
    CMimeString(PROCESSTYPE, CString&);  // 建構子執行編碼
    virtual void Encode(byte*, int);
    virtual void Decode(byte*, int);
};

class CBase64String : public CMimeString {
    virtual void Encode(byte*, int) override;
    virtual void Decode(byte*, int) override;
};

致命缺陷：C++ 建構子呼叫虛函數不具備多態性，會執行基類版本，導致演算法無法切換。

方案 3：Strategy 模式 (成功)

將演算法抽離為獨立策略類別階層，Context 類別持有策略物件參考。

// Context
class CMimeString {
public:
    enum PROCESSTYPE { ENCODING, DECODING };
    enum ENCODETYPE { WYMIME, BASE64 };
    CMimeString(PROCESSTYPE, ENCODETYPE, CString&);
    CMimeString(PROCESSTYPE, ENCODETYPE, byte*, int);
    operator LPCTSTR() const;  // 隱含轉換方便輸出
    byte* GetBuf(); int GetBufLen();
};

// Strategy 介面
class CMimeAlgo {
public:
    virtual void Encode(byte**, int&, byte*, int);
    virtual void Decode(byte**, int&, byte*, int);
};

// Concrete Strategy
class CBase64Algo : public CMimeAlgo {
    virtual void Encode(...) override;
    virtual void Decode(...) override;
};

使用方式：

CString buf("test data");
CMimeString base64(CMimeString::ENCODING, CMimeString::BASE64, buf);
MessageBox(base64);  // 隱含轉換輸出

類別圖對比

Template Method 結構

Strategy 結構

Template Method vs Strategy 深度對比

關鍵洞見

《設計模式》一書：「Template Method 使用繼承改變演算法的一部分；Strategy 使用委派改變整個演算法。」

本文實戰案例證明：建構子中需執行多態演算法 時，Template Method 因語言機制失效，必須改用 Strategy。這是物件模式相對類別模式優勢的極端範例。

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