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C++怎么实现访问者设计模式_C++在不修改类的情况下添加新操作

冰火之心

发布： 2025-11-24 12:37:40

原创

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访问者设计模式通过分离数据结构与操作，允许在不修改类的前提下扩展新功能。定义Visitor接口和accept方法，实现如面积计算、信息打印等操作无需改动Circle、Rectangle类，适用于结构稳定、需频繁新增行为的场景，体现“对扩展开放，对修改关闭”原则。

c++怎么实现访问者设计模式_c++在不修改类的情况下添加新操作

在C++中，访问者设计模式是一种行为型设计模式，它允许你在不修改原有类结构的前提下，为这些类添加新的操作。这种做法特别适用于类结构相对稳定，但需要频繁扩展新功能的场景。

基本原理与核心思想

访问者模式的核心是把数据结构和作用于其上的操作分离。通过引入一个访问者接口，不同的操作可以封装在不同的访问者实现中，而不需要改动被访问的对象本身。

关键点：

定义一个Visitor接口，声明一组visit方法，每个对应一种具体元素类型
元素类提供一个accept方法，接收访问者对象并调用其visit方法
新增操作只需添加新的访问者类，无需修改已有元素代码

代码实现示例

假设我们有两个数据类：圆形和矩形，现在想分别计算面积、打印信息等，但不想每次加功能都改这两个类。

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1. 定义元素接口和具体元素

// 元素基类 class Shape { public: virtual ~Shape() = default; virtual void accept(class Visitor& v) = 0; };

class Circle : public Shape {
double radius;
public:
Circle(double r) : radius(r) {}
double getRadius() const { return radius; }
void accept(Visitor& v) override;
};

class Rectangle : public Shape {
double width, height;
public:
Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}
double getWidth() const { return width; }
double getHeight() const { return height; }
void accept(Visitor& v) override;
};

2. 定义访问者接口

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class Visitor { public: virtual ~Visitor() = default; virtual void visit(Circle& c) = 0; virtual void visit(Rectangle& r) = 0; };

3. 实现具体的访问者

// 计算面积的访问者 class AreaCalculator : public Visitor { double total = 0; public: void visit(Circle& c) override { total += 3.14159 * c.getRadius() * c.getRadius(); } void visit(Rectangle& r) override { total += r.getWidth() * r.getHeight(); } double getResult() const { return total; } };

// 打印信息的访问者
class Printer : public Visitor {
public:
void visit(Circle& c) override {
std::cout << "Circle with radius " << c.getRadius() << "\n";
}
void visit(Rectangle& r) override {
std::cout << "Rectangle " << r.getWidth() << "x" << r.getHeight() << "\n";
}
};

4. 在元素类中实现accept方法

void Circle::accept(Visitor& v) { v.visit(*this); }

void Rectangle::accept(Visitor& v) {
v.visit(*this);
}

5. 使用方式

std::vector<std::unique_ptr<Shape>> shapes; shapes.push_back(std::make_unique<Circle>(2.0)); shapes.push_back(std::make_unique<Rectangle>(3.0, 4.0));

// 添加新操作：计算总面积
AreaCalculator calc;
for (auto& s : shapes) {
s->accept(calc);
}
std::cout << "Total area: " << calc.getResult() << "\n";

// 添加新操作：打印所有形状
Printer printer;
for (auto& s : shapes) {
s->accept(printer);
}