访客设计模式和多层 class 层次结构
Visitor design pattern and multi layered class hierarchy
我有五个 class 关联访客:
struct Visitor
{
virtual ~Visitor() = default;
virtual void visit(A&) {}
virtual void visit(B&) {}
virtual void visit(C&) {}
virtual void visit(D&) {}
virtual void visit(E&) {}
};
struct A
{
virtual ~A() = default;
virtual void accept(Visitor& v) { v.visit(*this); }
};
struct B : A { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
struct C : A { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
struct D : C { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
struct E : C { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
用户代码将在可能的最大抽象级别看到所有实例,因此它们都将被视为 A&
。用户代码需要做两类操作:
- 如果实例恰好是
C
类型,则打印 "I am C"
- 打印
"I am C"
如果实例是类型C
或其任何子类型(即D
或E
)
操作 1 的实现非常简单,几乎可以在访问者设计模式框外使用基础设施到位:
struct OperationOne : Visitor
{
void visit( C& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
};
正如预期的那样,字符串 "I am C"
将只打印一次:
int main( )
{
A a; B b; C c; D d; E e;
std::vector<std::reference_wrapper<A>> vec = { a, b, c, d, e };
OperationOne operation_one;
for (A& element : vec)
{
element.accept(operation_one);
}
}
问题是:对于第二个操作,整个基础设施不再工作,假设我们不想重复 D
和 E
的打印代码:
struct OperationTwo : Visitor
{
void visit( C& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
void visit( D& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
void visit( E& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
};
虽然这会起作用,但如果层次结构发生变化并且 D
不再是 C
的子类型,而是例如 A
的直接子类型,则此代码将仍然可以编译,但在运行时不会有预期的行为,这是危险和不可取的。
实施操作 2 的一个解决方案是更改访问者基础结构,以便每个可访问的 class 将接受的访问者传播到其基础 classes:
struct B : A
{
void accept(Visitor& v) override
{
A::accept( v );
v.visit( *this );
}
};
这样,如果层次结构发生变化,我们将出现编译错误,因为在尝试传播接受的访问者时,编译器将不再找到基础 class。
也就是说,我们现在可以编写第二个操作 visitor,这次我们不需要重复 D
和 E
:
的打印代码
struct OperationTwo : Visitor
{
void visit(C&) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
}
正如预期的那样,当使用 OperationTwo
时,字符串 "I am C"
将在用户代码中打印三次:
int main()
{
A a; B b; C c; D d; E e;
vector< reference_wrapper< A > > vec = { a, b, c, d, e };
OperationTwo operation_two;
for ( A& element : vec )
{
element.accept( operation_two );
}
}
但是等等:OperationOne
和 OperationTwo
代码是完全一样的!这意味着通过改变第二个操作的基础设施,我们基本上打破了第一个。事实上,现在 OperationOne
也会打印三次字符串 "I am C"
.
怎样才能让 OperationOne
和 OperationTwo
无缝协作?我是否需要将访问者设计模式与另一种设计模式相结合,还是根本不需要使用访问者?
您可以将以下内容作为访问者使用,它将通过重载解决方案进行分派:
template <typename F>
struct OverloadVisitor : Visitor
{
F f;
void visit(A& a) override { f(a); }
void visit(B& b) override { f(b); }
void visit(C& c) override { f(c); }
void visit(D& d) override { f(d); }
void visit(E& e) override { f(e); }
};
然后
struct IAmAC
{
void operator()( C& ) { std::cout << "I am C" << std::endl; }
void operator()( A& ) {} // Fallback
};
using OperationTwo = OverloadVisitor<IAmAC>;
我有五个 class 关联访客:
struct Visitor
{
virtual ~Visitor() = default;
virtual void visit(A&) {}
virtual void visit(B&) {}
virtual void visit(C&) {}
virtual void visit(D&) {}
virtual void visit(E&) {}
};
struct A
{
virtual ~A() = default;
virtual void accept(Visitor& v) { v.visit(*this); }
};
struct B : A { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
struct C : A { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
struct D : C { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
struct E : C { void accept(Visitor& v) override { v.visit(*this); } };
用户代码将在可能的最大抽象级别看到所有实例,因此它们都将被视为 A&
。用户代码需要做两类操作:
- 如果实例恰好是
C
类型,则打印 - 打印
"I am C"
如果实例是类型C
或其任何子类型(即D
或E
)
"I am C"
操作 1 的实现非常简单,几乎可以在访问者设计模式框外使用基础设施到位:
struct OperationOne : Visitor
{
void visit( C& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
};
正如预期的那样,字符串 "I am C"
将只打印一次:
int main( )
{
A a; B b; C c; D d; E e;
std::vector<std::reference_wrapper<A>> vec = { a, b, c, d, e };
OperationOne operation_one;
for (A& element : vec)
{
element.accept(operation_one);
}
}
问题是:对于第二个操作,整个基础设施不再工作,假设我们不想重复 D
和 E
的打印代码:
struct OperationTwo : Visitor
{
void visit( C& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
void visit( D& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
void visit( E& ) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
};
虽然这会起作用,但如果层次结构发生变化并且 D
不再是 C
的子类型,而是例如 A
的直接子类型,则此代码将仍然可以编译,但在运行时不会有预期的行为,这是危险和不可取的。
实施操作 2 的一个解决方案是更改访问者基础结构,以便每个可访问的 class 将接受的访问者传播到其基础 classes:
struct B : A
{
void accept(Visitor& v) override
{
A::accept( v );
v.visit( *this );
}
};
这样,如果层次结构发生变化,我们将出现编译错误,因为在尝试传播接受的访问者时,编译器将不再找到基础 class。
也就是说,我们现在可以编写第二个操作 visitor,这次我们不需要重复 D
和 E
:
struct OperationTwo : Visitor
{
void visit(C&) override { std::cout << "I am C" << std::endl; }
}
正如预期的那样,当使用 OperationTwo
时,字符串 "I am C"
将在用户代码中打印三次:
int main()
{
A a; B b; C c; D d; E e;
vector< reference_wrapper< A > > vec = { a, b, c, d, e };
OperationTwo operation_two;
for ( A& element : vec )
{
element.accept( operation_two );
}
}
但是等等:OperationOne
和 OperationTwo
代码是完全一样的!这意味着通过改变第二个操作的基础设施,我们基本上打破了第一个。事实上,现在 OperationOne
也会打印三次字符串 "I am C"
.
怎样才能让 OperationOne
和 OperationTwo
无缝协作?我是否需要将访问者设计模式与另一种设计模式相结合,还是根本不需要使用访问者?
您可以将以下内容作为访问者使用,它将通过重载解决方案进行分派:
template <typename F>
struct OverloadVisitor : Visitor
{
F f;
void visit(A& a) override { f(a); }
void visit(B& b) override { f(b); }
void visit(C& c) override { f(c); }
void visit(D& d) override { f(d); }
void visit(E& e) override { f(e); }
};
然后
struct IAmAC
{
void operator()( C& ) { std::cout << "I am C" << std::endl; }
void operator()( A& ) {} // Fallback
};
using OperationTwo = OverloadVisitor<IAmAC>;