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分类: 项目管理

2015-07-19 20:54:00

k_eckelhttp://www.mscenter.edu.cn/blog/k_eckel & http://k-eckel.cnblogs.com

       在《GoF 23种设计模式模式解析附C++实现源码》和《设计模式解析之—Visitor模式》中,我给出了Visitor模式的诠释和示例实现源码。个人觉得例子和解析还是能够比较清晰地为学习和掌握Visitor模式提供一些信息,但是对于其中的一个重要知识没有很好地解释,这就是multi-dispatch(多分派)multi-dispatch(多分派)Visitor模式的关键,实际上Visitor模式就是提供了一种multi-dispatch(多分派)中的double dispatch(双分派)的实现方式。

       double dispatch(双分派)multi-dispatch(多分派)的特例,由于Visitor模式涉及的是double dispatch(双分派),因此这里仅仅讨论double dispatch(双分派)的内容。实际上double dispatch(双分派)是一种很经典的技术,但是当前的主流的面向对象程序设计语言(例如C++/Java/C#等)都并不支持多分派,仅仅支持单分派(single dispatch)。

       单分派(single dispatch)的含义比较好理解,单分派(single dispatch)就是说我们在选择一个方法的时候仅仅需要根据消息接收者(receiver)的运行时型别(Run time type实际上这也就是我们经常提到的多态的概念(当然C++中的函数重载也是Sigle dispatch的一种实现方式)。举一个简单的例子,我们有一个基类BB有一个虚方法f(可被子类override),D1D2B的两个子类,在D1D2中我们覆写(override)了方法f。这样我们对消息f的调用,需要根据接收者A或者A的子类D1/D2的具体型别才可以确定具体是调用A的还是D1/D2f方法。

       double dispatch(双分派)则在选择一个方法的时候,不仅仅要根据消息接收者(receiver)的运行时型别(Run time type,还要根据参数的运行时型别(Run time type。当然如果所有参数都考虑的话就是multi-dispatch(多分派)。也举一个简单的例子,同于上面单分派中例子,A的虚方法f带了一个C型别的参数,C也是一个基类,C有也有两个具体子类E1E2。这样,当我们在调用消息f的时候,我们不但要根据接收者的具体型别(AD1D2),还要根据参数的具体型别(CE1E2),才可以最后确定调用的具体是哪一个方法f

       遗憾的是,当前的主流面向对象程序设计语言(例如C++/Java/C#等)都并不支持双分派(多分派),仅仅支持单分派。为了支持双分派(多分派),一个权宜的方法就是借助RTTIif语言来人工确定一个对象的运行时型别,并使用向下类型转换(downcast)来实现。一个常见的例子就是,我们取得对象的RTTI信息,然后if对象是某个具体类,则执行一部分操作,else属于另外的类则执行另外的操作…..。然而我们知道,RTTI一是占用较多的时间和空间,并且不是很安全(经常可能在downcast中出现exception)。

       以上的分析主要是关注于单分派和双分派(多分派),好像和Visitor模式没有什么关系。其实不然,要真正理解Visitor模式就必须要理解单分派和双分派(多分派)的含义。再审视一下Visitor模式的实现,Visitor模式的实现有两个关键的方法:1Visitorvisit方法;2ElementAccept方法。在给出的Visitor的实现中,我们会针对不同ElementConcreteElementA/ ConcreteElementB)提供不同的接口(VisitConcreteElementA/ VisitConcreteElementB),当然我们可以对这个接口进行简化,简化的实现有两个选择:

1)  采用函数重载的方式进行。即Visitor及其子类只提供一个Visit的接口,但是有两

个函数体,VisitConcreteElementA* elm)和VisitConcreteElementB* elm),这样通过函数重载的方式可以简化接口,但是不能改变实现。

2)  通过RTTI实现。我们不通过函数重载的方式实现,而使用RTTI的方式实现,在《

计模式解析之—Visitor模式》中我给出了这个思路,但是没有给出实现的代码,这里将给出完整的实现。我们对Visitor极其子类仅提供Visit接口,该Visit接口的实现模式为:

void Visitor::Visit(Element* elm)

{

       if (typeid(*elm) == typeid(ConcreteElementA))

       {

        //提供对于ConcreteElementA的访问实现

              cout<<(typeid(*elm)).name()<

 

              cout<<"i will visit element A"<

       }

       else if (typeid(*elm) == typeid(ConcreteElementB))

       {

        //提供对于ConcreteElementB的访问实现

              cout<<(typeid(*elm)).name()<

 

              cout<<"i will visit element B"<

       }

       else if (typeid(*elm) == typeid(Element))

       {

        //可以在这里提供对所有Element的默认的访问实现

              cout<<(typeid(*elm)).name()<

 

              cout<<"i will visit element"<

       }

}

       Visitor的子类的实现模式也是这样,当然要使得这个代码可以编译运行,需要设置VC 6.0的编译选项(VC默认不支持RTTI),方法是:Project->Settings->C/C++/C++ Language,选择“Enable Run time Type InformationRTTI)”复选框,再重新编译build即可。当然,这种实现方式我也并不认同:一是RTTI固有的时间和空间的消耗,二是通过这种if的选择硬编码正是OO设计中所力求避免和改进的。因此虽然通过这种方式接口简单了,实现到一个函数中进行了,得到的结果未必是我们所期望的。

       Visitor模式的实现中,ElementAccept操作则是一个双分派的操作。

void ConcreteElementA::Accept(Visitor* vis)

{

       vis->VisitConcreteElementA(this);

 

       cout<<"visiting ConcreteElementA..."<

}

       要具体确定是哪一个Accept操作,至少需要两个方面的信息:一是接受消息者(Element或其子类)的具体型别;二是参数Visitor的具体型别(Visitor或其子类)。而这里的双分派实际上是通过以下的方式实现的:1)在Element类层次里面,通过多态实现(也就是单分派);2)在Visitor类层次中,我们根据所有的Element具体类定义对应的visit操作,也就是VisitConcreteElementA()和VisitConcreteElementB()操作。当然可以通过上面给出RTTI的方式实现,但是这种方式我们并不提倡。

       因此,Visitor模式实际上提供了对于支持单分派语言的双分派策略。关于double dispatch(双分派)、multi-dispatch(多分派)、多方法(multi-methods)的知识在很多的英文资料中可以找到(中文的基本很难找到),感兴趣可以进一步深入了解和研究。

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