23种设计模式-访问者模式

模式定义

访问者模式（Visitor Pattern）是一种行为型设计模式，其核心是将作用于对象结构的操作与对象本身解耦，允许在不修改现有类的前提下定义新操作。该模式适用于需要为复杂对象结构（如数控系统的组件）添加多种独立功能的场景。

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模式结构

抽象访问者（Visitor）

定义访问具体元素的接口（如 visitAxis、visitTool），每个方法对应一种具体元素类型。 具体访问者（ConcreteVisitor）实现抽象访问者的接口，定义对元素的具体操作（如诊断、维护）。 抽象元素（Element）声明 accept 方法，接受访问者对象作为参数。 具体元素（ConcreteElement）实现 accept 方法，调用访问者的对应方法（如 visitor.visitAxis(this)）。 对象结构（ObjectStructure）管理元素的集合（如机床的轴、刀具），提供遍历访问的方法。

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适用场景

数控系统诊断：为机床的轴、刀具等组件添加状态检查、维护操作。 多类型数据处理：如生成加工报告、统计运行参数。 动态扩展功能：无需修改现有代码即可支持新操作（如新增安全检测）。

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C++示例（数控系统场景）

场景说明： 数控机床包含多个组件（轴、刀具、冷却系统），维护工程师需要定期检查各部件状态。通过访问者模式，可以灵活添加诊断操作。

#include #include // 前向声明 class Axis; class Tool; class CoolingSystem; // 抽象访问者：维护工程师 class MaintenanceVisitor { public: virtual ~MaintenanceVisitor() = default; virtual void visitAxis(Axis* axis) = 0; virtual void visitTool(Tool* tool) = 0; virtual void visitCoolingSystem(CoolingSystem* cs) = 0; }; // 具体访问者：诊断工程师 class DiagnosticVisitor : public MaintenanceVisitor { public: void visitAxis(Axis* axis) override { std::cout << "检查轴：校准位置，检测磨损..." << std::endl; } void visitTool(Tool* tool) override { std::cout << "检查刀具：检查锋利度，清理碎屑..." << std::endl; } void visitCoolingSystem(CoolingSystem* cs) override { std::cout << "检查冷却系统：检测液位，清理管道..." << std::endl; } }; // 抽象元素：机床组件 class MachineComponent { public: virtual ~MachineComponent() = default; virtual void accept(MaintenanceVisitor& visitor) = 0; }; // 具体元素：轴 class Axis : public MachineComponent { public: void accept(MaintenanceVisitor& visitor) override { visitor.visitAxis(this); } }; // 具体元素：刀具 class Tool : public MachineComponent { public: void accept(MaintenanceVisitor& visitor) override { visitor.visitTool(this); } }; // 具体元素：冷却系统 class CoolingSystem : public MachineComponent { public: void accept(MaintenanceVisitor& visitor) override { visitor.visitCoolingSystem(this); } }; // 对象结构：机床组件集合 class CNCSystem { private: std::vector components; public: void addComponent(MachineComponent* comp) { components.push_back(comp); } void performMaintenance(MaintenanceVisitor& visitor) { for (auto comp : components) { comp->accept(visitor); } } }; int main() { CNCSystem system; system.addComponent(new Axis()); system.addComponent(new Tool()); system.addComponent(new CoolingSystem()); DiagnosticVisitor diagEngineer; system.performMaintenance(diagEngineer); return 0; }

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代码解释 抽象访问者 MaintenanceVisitor 定义了对轴、刀具、冷却系统的访问接口[3][4][6]。 具体访问者 DiagnosticVisitor 实现了具体的诊断逻辑[3][4][6]。 具体元素（如 Axis）通过 accept 方法将自身传递给访问者[3][4][6]。 对象结构 CNCSystem 管理所有组件，并触发批量访问操作[3][4][6]。

输出结果：

检查轴：校准位置，检测磨损... 检查刀具：检查锋利度，清理碎屑... 检查冷却系统：检测液位，清理管道...

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模式优势

扩展性强：新增操作只需添加访问者类，无需修改元素类。 职责分离：将操作逻辑从组件中解耦，符合单一职责原则。