在通用類的層次結構中使用訪問者模式的最佳方法是什么？

Question

我有矩陣類的層次結構。 我不想更改類，所以我決定使用訪客模式來包括諸如加法，乘法等矩陣操作。我的層次結構如下所示：

public abstract class Matrix<T> {
    public abstract T GetValue(int i, int j);
    public abstract void SetValue(int i, int j, T value);
    public abstract Matrix<T> Accept(MatrixVisitor<T> visitor, Matrix<T> matrix);
}

public class SquareMatrix<T> : Matrix<T> {}
public class DiagonalMatrix<T> : Matrix<T> {}
public class SymmetricMatrix<T> : Matrix<T> {}

所有這些類都實現Accept方法：

public override Matrix<T> Accept(MatrixVisitor<T> visitor, Matrix<T> matrix)
        {
            return visitor.Operation(this, matrix);
        }

但是我被困在添加了兩個類型為T的元素上。我不知道類型T是否會重載運算符'+'。 我決定使用具體訪客參數之類的委托Func。 現在我的具體訪問者類如下：

public class SumOfSquareMatricesVisitor<T> : MatrixVisitor<T>
    {
        public SumOfSquareMatricesVisitor(Func<T, T, T> sumOfTwoTypesOperation)
        {
            this.sumOfTwoTypesOperation = sumOfTwoTypesOperation;
        }

        public override Matrix<T> Operation(Matrix<T> A, Matrix<T> B)
        {
           // example
           // into a loop
           // result = sumOfTwoTypesOperation(A[i,j], B[i,j]);
        }
}

我真的很討厭我的方式，因為如果我想添加或乘以方矩陣和對角矩陣，則必須創建一個visitor實例並再次定義操作。 有沒有更優雅的方式？ 謝謝。

Answer 1

通常，要執行的操作由訪問者的類型確定，而操作數與操作數類型的區分由重載的訪問者方法定義。 這稱為雙重調度 。 在您的情況下，實現一些通用二進制矩陣操作的訪問者必須看起來像這樣：

public class SomeOperationVisitor<T> : BinaryOperationMatrixVisitor<T>
{
  public SomeOperationVisitor(Func<T, T, T> someItemOp)
  {
    this.someItemOp = someItemOp;
  }

  public override Matrix<T> Operation(SquareMatrix<T> a, SquareMatrix<T> b)
  { ... }

  public override Matrix<T> Operation(SquareMatrix<T> a, DiagonalMatrix<T> b)
  { ... }

  // other methods for all combination of element types
}

使用訪問者實現二進制操作非常不尋常，因為您必須為操作數類型的所有組合實現重載方法。

但是在您的特定情況下，如果您僅限於加法和乘法，則不必這樣做。 這些操作不依賴於繼承的類對Matrix類的基礎施加的約束：只要兩個矩陣具有兼容的元素類型和匹配的維度，就不必關心它們是對角線還是其他。 因此，您可以使用一種方法為所有類型的矩陣實現通用的總和訪問者：

public class MatrixSumVisitor<T> : BinaryOperationMatrixVisitor<T>
{
  public MatrixSumVisitor(Func<T, T, T> addOp)
  {
    this.addOp = addOp;
  }

  public override Matrix<T> Operation(Matrix<T> a, Matrix<T> b)
  {
    // 1. Check that dimensions of a and b match.
    // 2. Add a and b.
  }
}

但是，如果是這種情況，那么您現在完全不需要訪問者，因為您現在執行單個調度 -僅按訪問者類型進行。 在這種情況下，您可以完全放棄Accept方法-除了簡單地轉發呼叫之外，它不會做任何有用的事情。 而是這樣做：

Matrix<int> a, b;
// ...
MatrixBinaryOp op = new MatrixSum(...);
var sum = op.Operation(a, b);