C++ 中的访问者设计模式

2025年5月13日 | 阅读 4 分钟

在本文中，我们将通过几个示例及其优点来讨论 C++ 中的访问者设计模式。

访问者设计模式

行为设计模式包括访问者模式，它强调对象之间如何相互作用。本质上，该模式用于将算法与其操作的对象结构分离。为此，它向访问者教授特定对象的特征，该对象在对象结构元素中移动和变化。

向量设计模式的重要因素

访问者模式的重要特征如下。

访问者

“访问者”一词是指一个抽象类或接口，它定义了一组访问方法，每个方法对应于一个特定的对象系统元素。

具体访问者

每个具体访问者都表示一个要使用可用资源执行的特定任务。

元素

接受方法由抽象基类定义。
一旦确认访问对象，这种方法允许访问者导航并与对象的结构元素进行交互。

具体元素

这些是与对象结构的组成元素相对应的具体类。
它们使用接受方法来联系访问者的相关访问方法。

示例 1

让我们举一个例子来说明 C++ 中的访问者设计模式。

#include<iostream>
#include<vector>
// Forward declaration of element classes
class ConcreteElementA;
class ConcreteElementB;
// Visitor interface
class Visitor {
public:
    virtual void visit(ConcreteElementA& element) = 0;
    virtual void visit(ConcreteElementB& element) = 0;
};
// Element base class
class Element {
public:
    virtual void accept(Visitor& visitor) = 0;
};
// Concrete elements
class ConcreteElementA: public Element {
public:
    void accept(Visitor& visitor) override {
        visitor.visit(*this);
    } 
    void operationA() {
        std::cout << "Operation A on ConcreteElementA" << std::endl;
    }
};
class ConcreteElementB: public Element {
public:
    void accept(Visitor& visitor) override {
        visitor.visit(*this);
    } 
    void operationB() {
        std::cout << "Operation B on ConcreteElementB" << std::endl;
    }
};
// Concrete visitor implementing specific operations
class ConcreteVisitor: public Visitor {
public:
    void visit(ConcreteElementA& element) override {
        element.operationA();
    }
    void visit(ConcreteElementB& element) override {
        element.operationB();
    }
};
int main() {
    ConcreteElementA elementA;
    ConcreteElementB elementB;
    ConcreteVisitor visitor;
    // Using the visitor to perform operations on elements
    elementA.accept(visitor);
    elementB.accept(visitor);
    return 0;
}

输出

代码说明

ConcreteElementA 和 ConcreteElementB 是从父元素派生的具体元素类。
任何具体元素类都实现 accept 函数，该函数接受 Visitor 对象并调用其上相关的 visit 方法。
访问者交互
- 访问者接口为每个实体元素定义虚拟访问选项。
具体访问者类使用这些方法对每种元素类型应用某些操作。
访问者使用
- 具体访问者类 ConcreteVisitor 实现访问者接口。
- 标识要对每个元素执行的操作，并为访问方法提供实际应用。

示例 2

让我们再举一个例子来说明 C++ 中的访问者设计模式。

#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
// Forward declaration of element classes
class File;
class Directory;
// Visitor interface
class Visitor {
public:
    virtual void visit(File& file) = 0;
    virtual void visit(Directory& directory) = 0;
};
// Element base class
class Element {
public:
    virtual void accept(Visitor& visitor) = 0;
};
// Concrete elements
class File: public Element {
private:
    std::string name;
public:
    File(const std:: string& name):name(name){}
    const std::string& getName() const{
        return name;
    }
    void accept(Visitor& visitor) override {
        visitor.visit(*this);
    }
};
class Directory: public Element {
private:
    std::string name;
    std::vector<Element*> children;
public:
    Directory(const std::string& name) : name(name) {}
    const std::string& getName() const {
        return name;
    }
    void addChild(Element* child) {
        children.push_back(child);
    }
    const std::vector<Element*>& getChildren() const {
        return children;
    }
    void accept(Visitor& visitor) override {
        visitor.visit(*this);
    }
};
// Concrete visitor implementing specific operations
class FileVisitor: public Visitor {
public:
    void visit(File& file) override {
	std::cout<<"File:"<<file.getName()<<std::endl;
    }
    void visit(Directory& directory) override {
       std::cout<<"Directory"<<directory.getName()<<std::endl;
        for (Element* child : directory.getChildren()) {
            child->accept(*this);
        }
    }
};
int main() {
    Directory root("Root");
    Directory dir1("Dir1");
    Directory dir2("Dir2");
    File file1("File1.txt");
    File file2("File2.cpp");
    root.addChild(&dir1);
    root.addChild(&dir2);
    dir1.addChild(&file1);
    dir2.addChild(&file2);
    FileVisitor fileVisitor;
    root.accept(fileVisitor);
    return 0;
}

输出

代码说明

从基类 Element 派生的具体元素类包括 File 和 Directory。
每个特定元素类都实现 accept 函数，该函数接受 Visitor 对象并调用其上相关的 visit 方法。
访问者接口
- 访问者接口为每种可见元素（文件和目录）声明虚拟访问方法。
访问者实现
- 具体访问者类 FileVisitor 实现访问者接口。
- 它提供了如何使用访问方法的具体示例，并指定了每种元素类型需要做什么。

访问者设计模式的优点

访问者设计模式有几个优点。

关注点分离
它通过将对对象结构执行的操作与结构本身分开，从而鼓励更简单、更模块化的代码。
可扩展性
可以通过创建新的具体访问者类来轻松添加新操作，而无需更改现有代码。
可维护性
对象结构的修改使其更容易更新和维护代码库，因为它们不影响访问者类，反之亦然。
双重分派
该模式使双重分派成为可能，从而能够根据元素类型和访问者类型选择正确的操作。列出代码。

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示例 1

代码说明

示例 2

代码说明

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