Design patterns
Modello di visitatore

Esempio di pattern Visitor in C ++

Invece di

struct IShape
{
    virtual ~IShape() = default;

    virtual void print() const = 0;
    virtual double area() const = 0;
    virtual double perimeter() const = 0;
    // .. and so on
};

I visitatori possono essere utilizzati:

// The concrete shapes
struct Square;
struct Circle;

// The visitor interface
struct IShapeVisitor
{
    virtual ~IShapeVisitor() = default;
    virtual void visit(const Square&) = 0;
    virtual void visit(const Circle&) = 0;
};

// The shape interface
struct IShape
{
    virtual ~IShape() = default;

    virtual void accept(IShapeVisitor&) const = 0;
};

Ora le forme concrete:

struct Point {
    double x;
    double y;
};

struct Circle : IShape
{
    Circle(const Point& center, double radius) : center(center), radius(radius) {}
    
    // Each shape has to implement this method the same way
    void accept(IShapeVisitor& visitor) const override { visitor.visit(*this); }

    Point center;
    double radius;
};

struct Square : IShape
{
    Square(const Point& topLeft, double sideLength) :
         topLeft(topLeft), sideLength(sideLength)
    {}

    // Each shape has to implement this method the same way
    void accept(IShapeVisitor& visitor) const override { visitor.visit(*this); }

    Point topLeft;
    double sideLength;
};

quindi i visitatori:

struct ShapePrinter : IShapeVisitor
{
    void visit(const Square&) override { std::cout << "Square"; }
    void visit(const Circle&) override { std::cout << "Circle"; }
};

struct ShapeAreaComputer : IShapeVisitor
{
    void visit(const Square& square) override
    {
        area = square.sideLength * square.sideLength;
    }

    void visit(const Circle& circle) override
    {
         area = M_PI * circle.radius * circle.radius;
    }

    double area = 0;
};

struct ShapePerimeterComputer : IShapeVisitor
{
    void visit(const Square& square) override { perimeter = 4. * square.sideLength; }
    void visit(const Circle& circle) override { perimeter = 2. * M_PI * circle.radius; }

    double perimeter = 0.;
};

E usalo:

const Square square = {{-1., -1.}, 2.};
const Circle circle{{0., 0.}, 1.};
const IShape* shapes[2] = {&square, &circle};

ShapePrinter shapePrinter;
ShapeAreaComputer shapeAreaComputer;
ShapePerimeterComputer shapePerimeterComputer;

for (const auto* shape : shapes) {
    shape->accept(shapePrinter);
    std::cout << " has an area of ";

    // result will be stored in shapeAreaComputer.area
    shape->accept(shapeAreaComputer);

    // result will be stored in shapePerimeterComputer.perimeter
    shape->accept(shapePerimeterComputer); 

    std::cout << shapeAreaComputer.area
              << ", and a perimeter of "
              << shapePerimeterComputer.perimeter
              << std::endl;
}

Uscita prevista:

Square has an area of 4, and a perimeter of 8
Circle has an area of 3.14159, and a perimeter of 6.28319

dimostrazione

Spiegazione :

• In void Square::accept(IShapeVisitor& visitor) const override { visitor.visit(*this); } , il tipo statico di this è noto, quindi il sovraccarico scelto (in fase di compilazione) è void IVisitor::visit(const Square&); .

• Per square.accept(visitor); chiamata, l'invio dinamico tramite virtual viene utilizzato per sapere quale accept chiamare.

Pro :

• Puoi aggiungere nuove funzionalità ( SerializeAsXml , ...) alla classe IShape semplicemente aggiungendo un nuovo visitatore.

Contro :

• L'aggiunta di una nuova forma concreta ( Triangle , ...) richiede la modifica di tutti i visitatori.

L'alternativa di mettere tutte le funzionalità come metodi virtual in IShape ha opposti vantaggi e svantaggi: l'aggiunta di nuove funzionalità richiede la modifica di tutte le forme esistenti, ma l'aggiunta di una nuova forma non ha alcun impatto sulle classi esistenti.

Esempio di modello di visitatore in java

Visitor pattern Visitor consente di aggiungere nuove operazioni o metodi a un set di classi senza modificare la struttura di tali classi.

Questo modello è particolarmente utile quando si desidera centralizzare una particolare operazione su un oggetto senza estendere l'oggetto o senza modificare l'oggetto.

Diagramma UML da wikipedia:

Snippet di codice:

import java.util.HashMap;

interface Visitable{
    void accept(Visitor visitor);
}

interface Visitor{
    void logGameStatistics(Chess chess);
    void logGameStatistics(Checkers checkers);
    void logGameStatistics(Ludo ludo);    
}
class GameVisitor implements Visitor{
    public void logGameStatistics(Chess chess){
        System.out.println("Logging Chess statistics: Game Completion duration, number of moves etc..");    
    }
    public void logGameStatistics(Checkers checkers){
        System.out.println("Logging Checkers statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser");    
    }
    public void logGameStatistics(Ludo ludo){
        System.out.println("Logging Ludo statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser");    
    }
}

abstract class Game{
    // Add game related attributes and methods here
    public Game(){
    
    }
    public void getNextMove(){};
    public void makeNextMove(){}
    public abstract String getName();
}
class Chess extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Chess.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}
class Checkers extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Checkers.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}
class Ludo extends Game implements Visitable{
    public String getName(){
        return Ludo.class.getName();
    }
    public void accept(Visitor visitor){
        visitor.logGameStatistics(this);
    }
}

public class VisitorPattern{
    public static void main(String args[]){
        Visitor visitor = new GameVisitor();
        Visitable games[] = { new Chess(),new Checkers(), new Ludo()};
        for (Visitable v : games){
            v.accept(visitor);
        }
    }
}

Spiegazione:

1. Visitable ( Element ) è un'interfaccia e questo metodo di interfaccia deve essere aggiunto a un insieme di classi.
2. Visitor è un'interfaccia, che contiene metodi per eseguire un'operazione su elementi Visitable .
3. GameVisitor è una classe che implementa l'interfaccia Visitor ( ConcreteVisitor ).
4. Ogni elemento Visitable accetta Visitor e invoca un metodo rilevante di interfaccia Visitor .
5. Puoi trattare Game as Element e giochi di cemento come Chess,Checkers and Ludo come ConcreteElements .

Nell'esempio sopra, Chess, Checkers and Ludo sono tre giochi diversi (e classi Visitable ). In un bel giorno, ho incontrato uno scenario per registrare le statistiche di ogni gioco. Quindi, senza modificare la classe individuale per implementare la funzionalità statistica, è possibile centralizzare tale responsabilità nella classe GameVisitor , che fa il trucco per te senza modificare la struttura di ogni gioco.

produzione:

Logging Chess statistics: Game Completion duration, number of moves etc..
Logging Checkers statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser
Logging Ludo statistics: Game Completion duration, remaining coins of loser

Casi d'uso / Applicabilità:

1. Operazioni simili devono essere eseguite su oggetti di diversi tipi raggruppati in una struttura
2. È necessario eseguire molte operazioni distinte e non correlate. Separa l'operazione dagli oggetti Struttura
3. Nuove operazioni devono essere aggiunte senza modifiche nella struttura dell'oggetto
4. Raccogli le operazioni correlate in una singola classe anziché costringerti a modificare o ricavare classi
5. Aggiungi funzioni alle librerie di classi per le quali non hai la sorgente o non puoi cambiare la fonte

Ulteriori riferimenti:

oodesign

sourcemaking

Esempio di visitatore in C ++

// A simple class hierarchy that uses the visitor to add functionality.
//
class VehicleVisitor;
class Vehicle
{
    public:
        // To implement the visitor pattern
        // The class simply needs to implement the accept method 
        // That takes a reference to a visitor object that provides
        // new functionality.
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) = 0
};
class Plane: public Vehicle
{
    public:
        // Each concrete representation simply calls the visit()
        // method on the visitor object passing itself as the parameter.
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) {visitor.visit(*this);}

        void fly(std::string const& destination);
};
class Train: public Vehicle
{
    public:
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) {visitor.visit(*this);}

        void locomote(std::string const& destination);
};
class Automobile: public Vehicle
{
    public:
        virtual void accept(VehicleVisitor& visitor) {visitor.visit(*this);}

        void drive(std::string const& destination);
};

class VehicleVisitor
{
    public:
        // The visitor interface implements one method for each class in the
        // hierarchy. When implementing new functionality you just create the
        // functionality required for each type in the appropriate method.

        virtual void visit(Plane& object)      = 0;
        virtual void visit(Train& object)      = 0;
        virtual void visit(Automobile& object) = 0;

    // Note: because each class in the hierarchy needs a virtual method
    // in visitor base class this makes extending the hierarchy ones defined
    // hard.
};

Un esempio di utilizzo:

// Add the functionality `Move` to an object via a visitor.
class MoveVehicleVisitor
{
    std::string const& destination;
    public:
        MoveVehicleVisitor(std::string const& destination)
            : destination(destination)
    {}
    virtual void visit(Plane& object)      {object.fly(destination);}
    virtual void visit(Train& object)      {object.locomote(destination);}
    virtual void visit(Automobile& object) {object.drive(destination);}
};

int main()
{
    MoveVehicleVisitor  moveToDenver("Denver");
    Vehicle&            object = getObjectToMove();
    object.accept(moveToDenver);
}

Attraversando oggetti di grandi dimensioni

Il modello visitatore può essere utilizzato per attraversare strutture.

class GraphVisitor;
class Graph
{
    public:
        class Node
        {
            using Link = std::set<Node>::iterator;
            std::set<Link>   linkTo;
            public:
                void accept(GraphVisitor& visitor);
        };

        void accept(GraphVisitor& visitor);

    private:
        std::set<Node>  nodes;
};

class GraphVisitor
{
    std::set<Graph::Node*>  visited;
    public:
        void visit(Graph& graph)
        {
            visited.clear();
            doVisit(graph);
        } 
        bool visit(Graph::Node& node)
        {
            if (visited.find(&node) != visited.end()) {
                return false;
            }
            visited.insert(&node);
            doVisit(node);
            return true;
        }
    private: 
        virtual void doVisit(Graph& graph)      = 0;
        virtual void doVisit(Graph::Node& node) = 0;
};

void accept(GraphVisitor& visitor)
{
    // Pass the graph to the visitor.
    visitor.visit(*this);

    // Then do a depth first search of the graph.
    // In this situation it is the visitors responsibility
    // to keep track of visited nodes.
    for(auto& node: nodes) {
        node.accept(visitor);
    }
}
void Graph::Node::accept(GraphVisitor& visitor)
{
    // Tell the visitor it is working on a node and see if it was 
    // previously visited.
    if (visitor.visit(*this)) {

        // The pass the visitor to all the linked nodes.
        for(auto& link: linkTo) {
            link->accept(visitor);
        }
    }
}