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访问者模式C++

news 2025/8/16 17:29:24

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，它允许你在不修改集合元素类的前提下，为集合中的元素添加新的操作。这种模式将操作与元素的结构分离，使操作可以独立变化。

访问者模式的核心角色

Visitor（访问者接口）：声明对每个元素类的访问操作
ConcreteVisitor（具体访问者）：实现访问者接口，定义对每个元素的具体操作
Element（元素接口）：声明接受访问者的接口（accept()方法）
ConcreteElement（具体元素）：实现元素接口，通过accept()方法接收访问者
ObjectStructure（对象结构）：包含元素集合，提供遍历元素的方法

C++实现示例

以下以"企业员工数据统计"为例实现访问者模式，统计不同类型员工（工程师、经理）的工作时长、项目数量等信息：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <memory>// 前向声明
class Engineer;
class Manager;// 访问者接口
class Visitor {
public:virtual ~Visitor() = default;virtual void visit(Engineer* engineer) = 0;    // 访问工程师virtual void visit(Manager* manager) = 0;      // 访问经理
};// 元素接口：员工
class Employee {
protected:std::string name;    // 姓名int id;              // 工号public:Employee(std::string n, int i) : name(std::move(n)), id(i) {}virtual ~Employee() = default;const std::string& getName() const { return name; }int getId() const { return id; }// 接受访问者virtual void accept(Visitor* visitor) = 0;
};// 具体元素1：工程师
class Engineer : public Employee {
private:int workHours;       // 工作时长（小时）int projectCount;    // 参与项目数public:Engineer(std::string n, int i, int hours, int projects): Employee(std::move(n), i), workHours(hours), projectCount(projects) {}int getWorkHours() const { return workHours; }int getProjectCount() const { return projectCount; }// 接受访问者，调用访问者的对应方法void accept(Visitor* visitor) override {visitor->visit(this);}
};// 具体元素2：经理
class Manager : public Employee {
private:int teamSize;        // 团队规模int managedProjects; // 管理项目数double budget;       // 管理预算（万元）public:Manager(std::string n, int i, int size, int projects, double budg): Employee(std::move(n), i), teamSize(size), managedProjects(projects), budget(budg) {}int getTeamSize() const { return teamSize; }int getManagedProjects() const { return managedProjects; }double getBudget() const { return budget; }// 接受访问者，调用访问者的对应方法void accept(Visitor* visitor) override {visitor->visit(this);}
};// 具体访问者1：工作统计访问者
class WorkStatsVisitor : public Visitor {
private:int totalWorkHours = 0;    // 总工作时长int totalProjects = 0;     // 总项目数int engineerCount = 0;     // 工程师数量int managerCount = 0;      // 经理数量public:void visit(Engineer* engineer) override {engineerCount++;totalWorkHours += engineer->getWorkHours();totalProjects += engineer->getProjectCount();std::cout << "统计工程师: " << engineer->getName() << ", 工作时长: " << engineer->getWorkHours() << ", 参与项目: " << engineer->getProjectCount() << std::endl;}void visit(Manager* manager) override {managerCount++;totalProjects += manager->getManagedProjects();std::cout << "统计经理: " << manager->getName() << ", 管理项目: " << manager->getManagedProjects() << ", 团队规模: " << manager->getTeamSize() << std::endl;}// 显示统计结果void showStats() const {std::cout << "\n===== 工作统计结果 =====" << std::endl;std::cout << "工程师总数: " << engineerCount << std::endl;std::cout << "经理总数: " << managerCount << std::endl;std::cout << "总工作时长: " << totalWorkHours << "小时" << std::endl;std::cout << "总项目数: " << totalProjects << std::endl;}
};// 具体访问者2：成本统计访问者
class CostVisitor : public Visitor {
private:double totalSalary = 0.0;  // 总薪资double totalBudget = 0.0;  // 总预算public:void visit(Engineer* engineer) override {// 假设工程师时薪100元double salary = engineer->getWorkHours() * 100;totalSalary += salary;std::cout << "计算工程师 " << engineer->getName() << " 薪资: " << salary << "元" << std::endl;}void visit(Manager* manager) override {// 假设经理月薪固定20000元 + 预算10%double salary = 20000 + manager->getBudget() * 10000 * 0.1;totalSalary += salary;totalBudget += manager->getBudget();std::cout << "计算经理 " << manager->getName() << " 薪资: " << salary << "元, 管理预算: " << manager->getBudget() << "万元" << std::endl;}// 显示成本统计结果void showCosts() const {std::cout << "\n===== 成本统计结果 =====" << std::endl;std::cout << "总薪资支出: " << totalSalary << "元" << std::endl;std::cout << "总管理预算: " << totalBudget << "万元" << std::endl;}
};// 对象结构：员工集合
class EmployeeList {
private:std::vector<std::unique_ptr<Employee>> employees;public:// 添加员工void addEmployee(std::unique_ptr<Employee> employee) {employees.push_back(std::move(employee));}// 接受访问者，让所有员工被访问void accept(Visitor* visitor) {for (const auto& emp : employees) {emp->accept(visitor);}}
};// 客户端代码
int main() {// 创建员工集合EmployeeList company;// 添加员工company.addEmployee(std::make_unique<Engineer>("张三", 1001, 160, 3));company.addEmployee(std::make_unique<Engineer>("李四", 1002, 180, 2));company.addEmployee(std::make_unique<Manager>("王五", 2001, 8, 5, 500));company.addEmployee(std::make_unique<Engineer>("赵六", 1003, 150, 4));company.addEmployee(std::make_unique<Manager>("钱七", 2002, 12, 3, 800));// 工作统计WorkStatsVisitor workStats;std::cout << "=== 工作统计 ===" << std::endl;company.accept(&workStats);workStats.showStats();// 成本统计CostVisitor costStats;std::cout << "\n=== 成本统计 ===" << std::endl;company.accept(&costStats);costStats.showCosts();return 0;
}

代码解析

访问者接口（Visitor）：
- 声明了对每种具体元素（Engineer、Manager）的访问方法
- 新增加的操作只需实现这个接口，无需修改元素类
元素接口（Employee）：
- 声明了接受访问者的accept()方法
- 所有具体元素都必须实现这个方法，将自身传递给访问者
具体元素：
- Engineer和Manager分别实现了accept()方法，调用访问者对应的visit()方法
- 元素类只包含自身的数据和基本行为，不包含统计等业务操作
具体访问者：
- WorkStatsVisitor实现了工作时长和项目数量的统计
- CostVisitor实现了薪资和预算的统计
- 每个访问者专注于一类操作，便于扩展新的统计维度
对象结构（EmployeeList）：
- 维护员工集合，提供accept()方法让所有员工被访问者访问
- 简化了客户端代码，无需逐个遍历元素