c++ - 具有扩展接口(interface)的派生类的集合。如何在不进行动态强制转换的情况下访问派生接口(interface)？

假设我有一个“动物”类型的抽象对象。动物具有公共(public)纯虚拟方法“吃”。

我想将Animal派生为“狗”和“猫”，每一个都具有扩展的接口(interface)。例如，我希望Dog使用公用方法“chaseTail”，而Cat使用公用方法“destroyFurniture”。

我想在“世界”对象中收集动物。

我需要能够使用“getAnimalAtPosition”方法从“世界”中检索这些动物，并能够在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，或者将chaseTail吊起并将destroyFurniture提升为Animal，但是我似乎在这里陷入了困境。

还有另一种方法吗？

最佳答案

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:具有公共(public)父对象的不同类型，它们将接受访客。在这种情况下，元素是Cat和Dog，公共(public)父对象是Animal。

Visitor:将访问Elements的类，因为它具有特定Element类型的句柄，所以可以调用Element特定的操作。

对于此示例，从元素(动物，猫和狗)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，创建一个将“访问”每个元素的访问者。访问者将知道它正在操作的类型，因此它可以在特定元素上使用方法，例如Cat::destroyFurniture()和Dog::chaseTail():

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

现在，在Animal中添加一个纯虚拟方法，该方法接受Visitor作为参数:void Animal::accept( Vistor& )。这个想法是将Visitor传递给Animal，并允许虚拟方法解析为特定的运行时类型。解决了虚拟调用后，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 ); }
};

请注意，如何使用虚拟方法解析为特定的Element类型，并且每个元素的accept实现将在Visitor上调用一个方法。这允许执行基于类型的分支，而无需使用dynamic_cast，通常称为double dispatch。

Here是一个可编译的示例，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，从而允许您基于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:

如果元素层次结构可能会发生变化，则在基本Element类上定义操作可能会更容易。在此示例中，如果需要添加Cow，Horse和Pig，则将虚拟doTypical方法添加到Animal可能会更容易。

如果Element层次结构稳定，但是对Elements进行操作的算法正在更改，则Visitor模式可能是一个不错的选择。

关于c++ - 具有扩展接口(interface)的派生类的集合。如何在不进行动态强制转换的情况下访问派生接口(interface)？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/11125475/