访问者模式，替换对象

Question

我有一个将DSL转换为C++的程序，它在中间表示上使用访问者模式。

我经常需要将当前处理的节点替换为另一种类型(例如，用类型定义替换“未解决的类型”)。

做这种事的好模式是什么？

我试过：

1. 存储指向引用当前对象的位置的指针非常难看，但保留了“标准”访问者模式，访问者本身将其所有状态作为成员变量保存，而visit方法不返回值。这里的困难在于，这是相当容易出错的--如果我忘记在下降到树中之前存储指针，我可能会覆盖错误的引用。
2. 从访问方法返回替换对象下一层负责用新返回的对象替换当前对象--删除由返回空指针表示，而返回旧对象则不表示任何更改。这要容易得多，因为如果我不小心掉了一个返回代码，我就可以得到诊断，但我认为它还是有点难看。

有没有更好的选择？

Answer 1

visit()方法在C++中描述时通常是无效的，这只是一个实现细节。这绝不是访客模式的中心部分。在Gamma，Helm，Johnson，Vlisside的“Design”一书中，代码示例通常在C++和Smalltalk中提供。Smalltalk是一种非常动态的语言。该书中Smalltalk中访问者模式的示例代码实际上返回值！这是一个正则表达式的评估器。我将把代码翻译成JavaScript，以使其更容易理解。

对象结构(正则表达式)由四个类组成，它们都有一个以访问者为参数的accept()方法。在类SequenceExpression中，accept方法是函数接受(AVisitor){返回aVisitor.visitSequence(this)；} … ConcreteVisitor类是REMatchingVisitor。…其方法…返回表达式将匹配的一组流以标识当前状态。函数visitSequence(sequenceExp) { this.inputState =序列this.表达式1.接受(此)；返回序列this.表达式2.接受(此)；}.函数visitAlternation(alternateExp) { var originalState = this.inputState；var finalState =交替执行；this.inputState = originalState；this.inputState返回finalState；}函数visitLiteral(literalExp) { var finalState =新集合()；this.inputState.foreach(函数(流){ var tStream = stream.copy()；if (tStream.nextAvailable(literalExp.value.size) stream.copy)){en19#()；)；返回finalState；}

那么为什么没有在C++中完成呢？为什么所有的visit()方法都无效？因为虚拟accept()方法不知道返回什么。每个访问者可能返回不同的类型。虽然accept方法应该只是传递该值，但C++需要精确的类型。这可以用模板表示，但是虚拟方法不能是模板化的方法。(虚拟方法的要点是，实现只能在运行时(后期绑定)得到解析，而模板必须在编译时完全评估。由于在编译时不知道将选择哪种方法，因此不会调用模板)。

通常的解决方法是将返回值存储在访问者对象的实例字段中。这很尴尬，并且要么需要默认的可构造返回值，要么需要指针间接。虽然这在语义上等同于直接返回值，但这使得使用访问者非常尴尬，以至于我常常创建一个包装器函数来运行访问者：

class Visitor;

class Base {
public:
  virtual void accept(Visitor&) const = 0;
};

class A;
class B;

class Visitor {
public:
  virtual void visitA(A const&) = 0;
  virtual void visitB(B const&) = 0;
};

class A { … };
class B { … };

class ConcreteVisitor : public Visitor final {
  int mResult;
public:
  ConcreteVisitor() : mResult(0) {}
  void visitA(A const& a) override { mResult = 1; }
  void visitB(B const& a) override { mResult = 2; }
  int result() const { return mResult; }
};

int runConcreteVisitor(Base const& base) {
  ConcreteVisitor v;
  base.accept(v);
  return v.result();
}

每个访问者在给定的输入层次结构上有效地表现为一个(多态)函数，或者类似于扩展方法。通过将附加参数和返回值填充到成员变量中，我们可以在C++中建模任意函数签名。(要访问的元素以外的函数参数对应于访问者的构造函数参数)。

但这只是个解决办法。如果您的所有访问者都有一个有效的签名Expression visitor(Expression const&)，那么您可以将所有接受方法写成

 virtual Expression accept(Visitor& v) {
   return v.acceptAddition(*this);
 }

对于AST操作，这有时就是您所需要的。但是，一旦访问者有了不同的“返回”类型，就需要复制其他类型的所有接受/访问方法(基本上是手动模板)，或者必须使用访问者成员变量解决方案。在这种情况下，从一开始就使用解决办法可能是明智的。通过使用runVisitor(…)帮助程序，这会稍微减少错误的发生，因为您不必记住检索返回值，而是直接给出一个。如果您的访问者是递归的，这也意味着您应该避免在访问者中直接发生不必要的可变状态，因为每次接受/访问调用都会创建一个新的访问者。