visitor

Visitor 访问者模式（C++）

意图

表示一个作用于某对象结构中各元素的操作。访问者模式使得可以在不改变各元素的类的前提下，定义作用于这些元素的新操作。

架构图

生活类比：图形园的种类很少变（圆、矩形），但巡检工作经常加：今天来面积员，明天来画师，后天新增周长员。图形只负责开门（accept），工具箱在访问者身上 —— 双重分派。

flowchart LR
    classDef client fill:#C2E5FF,stroke:#007AD2,color:#1E1E1E
    classDef abs fill:#DCCCFF,stroke:#874FFF,color:#1E1E1E
    classDef concrete fill:#CDF4D3,stroke:#3E9B4B,color:#1E1E1E
    classDef extra fill:#FFE0C2,stroke:#EB7500,color:#1E1E1E
    classDef shared fill:#FFECBD,stroke:#E8A302,color:#1E1E1E
    classDef hub fill:#C6FAF6,stroke:#5AD8CC,color:#1E1E1E
    caller["客户端带着访问者进园"]
    subgraph park ["图形园 元素类型稳定"]
        circle["圆 accept"]
        rect["矩形 accept"]
    end
    subgraph inspectors ["巡检员 操作可增长"]
        area["面积员 visit_circle / visit_rectangle"]
        draw["画师"]
        peri["周长员 新增操作"]
    end
    caller --> circle
    caller --> rect
    circle -->|"双重分派"| area
    circle --> draw
    circle --> peri
    rect --> area
    rect --> draw
    rect --> peri
    class caller client
    class circle,rect concrete
    class area,draw,peri extra
    style park fill:#CDF4D3,stroke:#3E9B4B
    style inspectors fill:#FFE0C2,stroke:#EB7500

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图中角色	本仓库示例
图形园	Circle / Rectangle，元素稳定
开门	accept 第一次分派
巡检员	Area / Draw / Perimeter，操作可增长

23 张图的完整图鉴见 docs/README.md。

适用场景

• 对象结构（如图形列表）相对稳定，但需要频繁新增作用于它们的新操作
• 不同类型的元素需要执行不同的、与元素类型强相关的操作，且希望把这些操作集中管理
• 想避免污染元素类本身，把“操作”与“数据结构”分离

实现方式

Shape 只声明一个 accept(ShapeVisitor&)；具体元素 Circle/Rectangle 的 accept() 都只是把 *this 转发给 visitor.visit(*this)。配合 C++ 的重载决议，accept() 的动态分派（虚函数）与 visit() 的静态重载共同构成“双重分派”：

void Circle::accept(ShapeVisitor& visitor) const { visitor.visit(*this); }  // *this 已是 Circle&

class AreaVisitor : public ShapeVisitor {
    void visit(const Circle& circle) override { /* 计算圆面积 */ }
    void visit(const Rectangle& rectangle) override { /* 计算矩形面积 */ }
};

新增 DrawVisitor 这样的新操作时，Circle/Rectangle 无需任何改动；反之，若频繁新增图形类型而不是新增操作，访问者模式则不划算（需要修改所有已有 Visitor）。

文件说明

文件	说明
shape_visitor.h	抽象访问者 ShapeVisitor、抽象元素 Shape、具体元素、AreaVisitor/DrawVisitor 的声明
shape_visitor.cpp	双重分派入口与两个具体访问者的实现
main.cpp	对同一组图形分别施加 AreaVisitor（求面积）与 DrawVisitor（渲染）
Makefile	编译与运行

编译与运行

make        # 编译
make run    # 编译并运行
make clean  # 清理

输出示例

=== 访问者模式：图形操作 ===

--- 使用 AreaVisitor 计算面积 ---
  圆形(半径=3) 面积 = 28.2743
  矩形(4x5) 面积 = 20
总面积 = 48.2743

--- 使用 DrawVisitor 渲染图形 ---
  画一个半径为 3 的圆 ○
  画一个 4x5 的矩形 □

要点

1. 双重分派 — accept() 的虚函数调用确定元素的真实类型，visit() 的重载决议确定要执行的具体操作，二者结合才能正确匹配“类型 x 操作”
2. 新增操作零成本 — 新增 DrawVisitor 完全不用修改 Circle/Rectangle，符合开闭原则
3. 新增元素成本较高 — 新增一种图形（如 Triangle）需要在 ShapeVisitor 接口中新增一个 visit() 重载，并修改所有已有的具体访问者
4. 适用前提 — 对象结构稳定、操作频繁变化时优先考虑访问者；反之则更适合把操作写成虚函数放在元素类本身