访问者模式用于分离稳定的数据结构与易变的操作,通过双分派实现开闭原则;核心角色为 Visitor(定义 visit 重载)、Element(实现 accept)和 ObjectStructure(遍历元素);需注意 const 正确性与新增类型对 Visitor 的侵入性。

访问者模式(Visitor Pattern)在 C++ 中主要用于分离数据结构与作用于其上的操作,特别适合当对象结构稳定但操作频繁变化的场景。它通过双分派机制,让新增操作无需修改现有类,符合开闭原则。
核心结构:Visitor、Element、ObjectStructure
Visitor 模式包含三个关键角色:
- Visitor(访问者):定义一组 visit() 重载函数,每个对应一种 Element 类型;通常抽象为基类,支持扩展不同行为(如打印、序列化、统计)。
- Element(元素):定义 accept(Visitor&) 接口,负责将自身 this 指针传给访问者;每个具体 Element(如 Circle、Rectangle)实现 accept,调用 visitor.visit(*this)。
- ObjectStructure(对象结构):如容器(vector
red_ptr >),提供遍历接口(如 traverse(Visitor&)),依次对每个元素调用 accept。
关键实现细节:双分派与 const 正确性
C++ 不原生支持双分派,访问者模式靠两次虚函数调用模拟:第一次是 Element::accept() 的虚调用(确定元素类型),第二次是 Visitor::visit(ElementType&) 的重载解析(确定操作类型)。需注意:
- visit 函数参数应为 const ElementType&,避免意外修改;若需修改,可额外提供非 const 重载。
- accept 函数一般声明为 virtual void accept(Visitor&) const,保证 const 对象也能被访问。
- 为支持 const 和非 const 访问者,可将 Visitor 设计为模板或拆分为 ConstVisitor / MutableVisitor。
简易代码示例(带智能指针与多态)
(省略头文件和命名空间)
Visitor 基类:
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struct Visitor {virtual void visit(const Circle&) = 0; virtual void visit(const Rectangle&) = 0; virtual ~Visitor() = default;};
Element 基类及实现:
struct Element {virtual void accept(Visitor&) const = 0; virtual ~Element() = default;}; struct Circle : Element {double r; void accept(Visitor& v) const override {v.visit(*this); } }; struct Rectangle : Element {double w, h; void accept(Visitor& v) const override {v.visit(*this); } };
具体访问者与使用:
struct PrintVisitor : Visitor {void visit(const Circle& c) const override {cout << "Circle(r=" << c.r << ")"; } void visit(const Rectangle& r) const override {cout << "Rect(w=" << r.w << ",h=" << r.h << ")"; } }; // 使用 vector> shapes = {make_shared(Circle{2.0}), make_shared(Rectangle{3.0,4.0})}; PrintVisitor printer; for (const auto& e : shapes) e->accept(printer);
适用场景与注意事项
适合结构稳定(如 AST、GUI 控件树、几何图元集合)、操作多变(渲染、导出、校验、优化)的情况。但要注意:
- 每次新增 Element 类型,所有 Visitor 子类都要补 visit() 函数——这是访问者模式的典型权衡(操作易扩展,结构难扩展)。
- 避免在 visit 中做耗时操作;若需异步或缓存,建议 Visitor 内部封装状态。
- 现代 C++ 可结合 std::variant + std::visit 实现类似效果(更轻量),但失去运行时动态添加访问者的能力。
基本上就这些。用好访问者,关键在想清楚“谁变谁不变”——结构不变、行为常变时,它很踏实。