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C++访问者模式数据结构与操作分离

P粉602998670

发布： 2025-08-18 16:15:01

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访问者模式通过分离数据结构与操作，实现对表达式树的求值与打印：Expression定义accept方法，ConcreteElement（Number、Addition）实现accept并调用Visitor的visit，Visitor定义visit接口，ConcreteVisitor（EvaluateVisitor、PrintVisitor）实现具体逻辑，从而在不修改节点类的情况下扩展功能。

c++访问者模式数据结构与操作分离

访问者模式在C++中是一种行为型设计模式，它允许你在不修改数据结构的前提下，为数据结构中的元素添加新的操作。这种模式的核心思想是将数据结构与作用于其上的操作分离，特别适用于数据结构相对稳定，但操作频繁变化的场景。

访问者模式的基本结构

访问者模式通常包含以下几个角色：

Element（元素）：定义一个接受访问者的方法，比如 accept(Visitor&)。
ConcreteElement（具体元素）：实现 accept 方法，将访问者传入并调用访问者对应的访问方法。
Visitor（访问者）：定义一组重载的 visit 方法，对应不同的元素类型。
ConcreteVisitor（具体访问者）：实现具体的业务逻辑，比如打印、计算、序列化等。

代码示例：表达式求值与打印

假设我们有一个简单的表达式树，包含数字和加法操作。我们希望分别实现求值和打印两种操作，但不想把这两种逻辑都写进节点类中。

struct Expression;
struct ExpressionVisitor {
    virtual void visit(const struct Number& expr) = 0;
    virtual void visit(const struct Addition& expr) = 0;
    virtual ~ExpressionVisitor() = default;
};

struct Expression {
    virtual void accept(ExpressionVisitor& visitor) const = 0;
    virtual ~Expression() = default;
};

struct Number : Expression {
    double value;
    Number(double v) : value(v) {}

    void accept(ExpressionVisitor& visitor) const override {
        visitor.visit(*this);
    }
};

struct Addition : Expression {
    const Expression& lhs, & rhs;
    Addition(const Expression& l, const Expression& r) : lhs(l), rhs(r) {}

    void accept(ExpressionVisitor& visitor) const override {
        visitor.visit(*this);
    }
};

struct EvaluateVisitor : ExpressionVisitor {
    double result;

    void visit(const Number& n) override {
        result = n.value;
    }

    void visit(const Addition& a) override {
        a.lhs.accept(*this);
        double left = result;
        a.rhs.accept(*this);
        result = left + result;
    }
};

struct PrintVisitor : ExpressionVisitor {
    void visit(const Number& n) override {
        std::cout     }

    void visit(const Addition& a) override {
        std::cout         a.lhs.accept(*this);
        std::cout         a.rhs.accept(*this);
        std::cout     }
};

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Number two(2);
Number three(3);
Addition expr(two, three);

PrintVisitor print;
expr.accept(print); // 输出: (2 + 3)

EvaluateVisitor eval;
expr.accept(eval);
std::cout