Question

假设我有一个“动物”类型的抽象对象。动物有公共纯虚方法“吃”。

我想将Animal派生成一个“狗”和“猫”，每个都有一个扩展的界面。例如，我希望Dog有一个公共方法“chaseTail”和Cat有一个公共方法“destroyFurniture”。

我想在“世界”物体中制作动物的集合。

我需要能够使用“getAnimalAtPosition”方法从World中检索这些动物，并能够在我获得的动物上任意调用chaseTail或destroyFurniture。

我想避免缓慢的dynamic_cast，测试位置是否是给定的动物或将chaseTail和destroyFurniture悬挂到Animal中，但我似乎在这里支持角落。

还有其他办法吗？

Answer 1

visitor pattern是一个可行的解决方案。该解决方案有两个主要参与者：

元素：具有将接受访问者的公共父级的不同类型。在这种情况下，元素为Cat和Dog，共同父级为Animal。
访问者：将访问Elements的类，并且可以调用特定于元素的操作，因为它具有特定元素类型的句柄。

对于此示例，从元素（Animal，Cat和Dog）开始：

class Animal
{
public:
  virtual ~Animal() {}
  virtual void eat() = 0;
};

class Cat: public Animal
{
public:
  void destroyFurniture();
  void eat(); 
};

class Dog: public Animal
{
public:
  void chaseTail();
  void eat();
};

接下来，创建一个“访问”每个元素的访问者。访问者将知道它正在操作的类型，因此它可以使用特定元素的方法，例如Cat::destroyFurniture()和Dog::chaseTail()：

class Visitor
{
public:
   void visitDog( Dog& dog ) { dog.chaseTail();        }
   void visitCat( Cat& cat ) { cat.destroyFurniture(); }
};

现在，向Animal添加纯虚方法，接受Visitor作为参数：void Animal::accept( Vistor& )。我们的想法是将Visitor传递给Animal，并允许虚方法解析为特定的运行时类型。解析虚拟调用后，实现可以调用visit上的特定Visitor方法。

class Animal
{
public:
  ...
  virtual void accept( Visitor& ) = 0;
};

class Cat: public Animal
{
public:
  ...
  virtual void accept( Visitor& visitor ) { visitor.visitCat( *this ); }
};

注意虚方法如何用于解析特定的Element类型，以及每个元素的accept实现将如何调用Visitor上的方法。这允许执行基于类型的分支而不使用dynamic_cast，并且通常被称为double dispatch。

Here是一个可编辑的示例，演示了正在使用的模式：

#include <iostream>
#include <vector>

using std::cout;
using std::endl;

class Cat;
class Dog;

class Visitor
{
public:
   void visitCat( Cat& cat );
   void visitDog( Dog& dog );
};

class Animal
{
public:
  virtual ~Animal() {}
  virtual void eat() = 0;
  virtual void accept( Visitor& ) = 0;
};

class Cat: public Animal
{
public:
  void destroyFurniture()         { cout << "Cat::destroyFurniture()" << endl; }
  void eat()                      { cout << "Cat::eat()" << endl;              }  
  void accept( Visitor& visitor ) { visitor.visitCat( *this );                 }
};

class Dog: public Animal
{
public:
  void chaseTail()                { cout << "Dog::chaseTail()" << endl; }
  void eat()                      { cout << "Dog::eat()" << endl;       }  
  void accept( Visitor& visitor ) { visitor.visitDog( *this );          }
};

// Define Visitor::visit methods.
void Visitor::visitCat( Cat& cat ) { cat.destroyFurniture(); }
void Visitor::visitDog( Dog& dog ) { dog.chaseTail();        }

int main()
{
  typedef std::vector< Animal* > Animals;
  Animals animals;
  animals.push_back( new Cat() );
  animals.push_back( new Dog() );

  Visitor visitor;  
  for ( Animals::iterator iterator = animals.begin();
        iterator != animals.end(); ++iterator )
  {
    Animal* animal = *iterator;
    // Perform operation on base class.
    animal->eat();
    // Perform specific operation based on concrete class.
    animal->accept( visitor );
  }

  return 0;
}

产生以下输出：

Cat::eat()
Cat::destroyFurniture()
Dog::eat()
Dog::chaseTail()

请注意，在此示例中，Visitor是一个具体的类。但是，可以为Visitor创建整个层次结构，允许您根据Visitor执行不同的操作。

class Visitor
{
public:
   virtual void visitCat( Cat& ) = 0;
   virtual void visitDog( Dog& ) = 0; 
};

class FurnitureDestroyingVisitor: public Visitor
{
   virtual void visitCat( Cat& cat ) { cat.destroyFurniture(); }
   virtual void visitDog( Dog& dog ) {} // Dogs cannot destroy furniture.
};

访问者模式的一个主要缺点是添加Elements可能需要更改Visitor类。一般的经验法则是：

如果Element层次结构可能更改，则可能更容易在基本Element类上定义操作。在此示例中，如果需要添加Cow，Horse和Pig，则可能更容易向doTypical添加虚拟Animal方法。
如果Element层次结构稳定，但运行在Elements上的算法正在发生变化，那么访问者模式可能是一个很好的候选者。

Answer 2

你可以在完全了解所有课程的情况下做一个访客模式。

Answer 3

在运行时发现多态层次结构的动态类型的愿望通常表示设计错误。你可以尝试这样的事情：

struct Animal
{
    virtual ~Animal()             {              }
    void eat()                    { doEat();     }
    void performTypicalActivity() { doTypical(); }
private:
    virtual void doEat() = 0;
    virtual void doTypical() = 0;
};

struct Cat : Animal
{
    void destroyFurniture();
    void purr();
private:
    virtual void doTypical() { destroyFurniture(); purr(); }
};

现在，您遍历集合并在每个元素上调用p->performTypicalActivity()。

具有扩展接口的派生类的集合。如何在没有动态强制转换的情况下访

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