Moslashtirilgan daraxtni kezishning kalitini ochish: Generik tashrif buyuruvchi naqshiga chuqur kirish

Dasturiy ta'minot muhandisligi olamida biz ko'pincha ierarxik, daraxtsimon tuzilmalarga joylashtirilgan ma'lumotlarga duch kelamiz. Kompilyatorlar kodimizni tushunish uchun ishlatadigan Mavhum Sintaksis Daraxtlaridan (AST) tortib, vebni quvvatlantiruvchi Hujjatlar Ob'ekt Modeli (DOM) va hatto oddiy fayl tizimlarigacha, daraxtlar hamma joyda. Ushbu tuzilmalar bilan ishlashda asosiy vazifa kezish hisoblanadi: har bir tugunni qandaydir operatsiyani bajarish uchun ziyorat qilish. Biroq, muammo shundaki, buni toza, saqlashga qodir va kengaytiriladigan tarzda qilishdir.

An'anaviy yondashuvlar ko'pincha operatsion mantiqni to'g'ridan-to'g'ri tugun sinflari ichiga joylashtiradi. Bu monolit, qattiq bog'langan kodga olib keladi, bu esa asosiy dasturiy ta'minot dizayn tamoyillarini buzadi. Yangi operatsiyani, masalan, chiroyli chop etuvchi yoki tekshiruvchi qo'shish, har bir tugun sinfini o'zgartirishni talab qiladi, bu esa tizimni mo'rt va saqlash qiyin bo'lishiga olib keladi.

Klassik Tashrif Buyuruvchi dizayn naqshi algoritmlarni ular ishlaydigan ob'ektlardan ajratish orqali kuchli yechimni taklif etadi. Ammo hatto klassik naqsh ham o'zining cheklovlariga ega, ayniqsa kengaytirilishi bo'yicha. Mana shu erda, ayniqsa daraxtni kezishga nisbatan qo'llanilganda, Generik Tashrif Buyuruvchi Naqshi o'zining haqiqiy qiymatini ko'rsatadi. Generiklar, shablonlar va variantlar kabi zamonaviy dasturlash tili xususiyatlaridan foydalanib, biz har qanday daraxt tuzilmasini qayta ishlash uchun juda moslashuvchan, qayta ishlatiladigan va kuchli tizimni yaratishimiz mumkin.

Ushbu chuqur kirish sizni klassik Tashrif Buyuruvchi naqshidan murakkab, generik implementatsiyaga olib boradi. Biz quyidagilarni o'rganamiz:

• Klassik Tashrif Buyuruvchi naqshi va uning ichki muammolari haqida qisqacha ma'lumot.
• Operatsiyalarni yanada ko'proq ajratuvchi generik yondashuvga o'tish.
• Generik daraxtni kezish tashrif buyuruvchisini batafsil, qadam-qadam implementatsiyasi.
• Kezish mantiqini operatsion mantiqdan ajratishning chuqur afzalliklari.
• Ushbu naqsh katta qiymat beradigan haqiqiy dunyo ilovalari.

Siz kompilyator, statik tahlil vositasi, foydalanuvchi interfeysi freymvorkini yoki murakkab ma'lumotlar tuzilmalariga tayanadigan har qanday tizimni qurasizmi, ushbu naqshni o'zlashtirish sizning arxitekturangizni va kod sifatingizni yuqori darajaga ko'taradi.

Klassik Tashrif Buyuruvchi Naqshini Qayta Ko'rib Chiqish

Generik evolyutsiyani qadrlashimizdan oldin, uning asosini yaxshi tushunishimiz kerak. "Gang of Four" o'zining mashhur kitobi Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Softwareda ta'riflaganidek, Tashrif Buyuruvchi naqshi - bu ob'ekt tuzilmalarini o'zgartirmasdan ularga yangi operatsiyalarni qo'shish imkonini beruvchi xulq-atvor naqshidir.

U hal qilgan muammo

Turli tugun turlaridan iborat oddiy aritmetik ifodalar daraxtini tasavvur qiling, masalan, NumberNode (katalog qiymat) va AdditionNode (ikki kichik ifodani qo'shishni ifodalovchi). Siz ushbu daraxtga bir nechta aniq operatsiyalarni bajarishingiz kerak bo'lishi mumkin:

• Baholash: Ifodaning yakuniy raqamli natijasini hisoblash.
• Chiroyli chop etish: "(5 + 3)" kabi inson tomonidan o'qiladigan string vakilini yaratish.
• Turi tekshiruvi: Operatsiyalar ishtirok etgan turlar uchun to'g'ri ekanligini tasdiqlash.

Noyob yondashuv `Node` asosiy sinfiga `evaluate()`, `print()` va `typeCheck()` kabi usullarni qo'shish va ularni har bir konkret tugun sinfida qayta belgilash bo'ladi. Bu tugun sinflarini nomuvofiq mantiq bilan shishiradi. Har safar yangi operatsiyani kashf qilganingizda, siz ierarxiyadagi har bir tugun sinfini o'zgartirishingiz kerak. Bu Ochiq/Yopiq printsipini buzadi, bu esa dasturiy ta'minot elementlari kengaytirish uchun ochiq, ammo o'zgartirish uchun yopiq bo'lishi kerakligini aytadi.

Klassik Yechim: Ikkilamchi Tashrif

Tashrif Buyuruvchi naqshi bu muammoni ikkita yangi ierarxiyani joriy qilish orqali hal qiladi: Tashrif Buyuruvchi ierarxiyasi va Element ierarxiyasi (bizning tugunlarimiz). Sehr ikkilamchi tashrif deb nomlangan texnikada.

Asosiy o'yinchilar quyidagilardir:

• Element Interfeysi (masalan, `Node`): `accept(Visitor v)` usulini aniqlaydi.
• Konkret Elementlar (masalan, `NumberNode`, `AdditionNode`): `accept` usulini amalga oshiradi. Implimentatsiya oddiy: `visitor.visit(this);`.
• Tashrif Buyuruvchi Interfeysi: Har bir konkret element turi uchun yuklangan `visit` usulini e'lon qiladi. Masalan, `visit(NumberNode n)` va `visit(AdditionNode n)`.
• Konkret Tashrif Buyuruvchi (masalan, `EvaluationVisitor`, `PrintVisitor`): Muayyan operatsiyani bajarish uchun `visit` usullarini amalga oshiradi.

Bu qanday ishlaydi: siz `node.accept(myVisitor)` deb chaqirasiz. `accept` ichida tugun `myVisitor.visit(this)` deb chaqiradi. Bu vaqtda, kompilyator `this` (masalan, `AdditionNode`) ning konkret turini va `myVisitor` (masalan, `EvaluationVisitor`) ning konkret turini biladi. Shu sababli u to'g'ri `visit` usuliga o'tishi mumkin: `EvaluationVisitor::visit(AdditionNode*)`. Ushbu ikki bosqichli chaqiruv bitta virtual funksiya chaqiruvi bajara olmaydigan narsaga erishadi: ikkita turli ob'ektning ish vaqti turlariga asoslangan holda to'g'ri usulni aniqlash.

Klassik Naqshning Cheklovlari

Zahmali bo'lsa-da, klassik Tashrif Buyuruvchi naqshi evolyutsiyadagi tizimlarda undan foydalanishni cheklovchi muhim kamchilikka ega: element ierarxiyasidagi qattiqlik.

`Visitor` interfeysi har bir `ConcreteElement` turi uchun `visit` usulini o'z ichiga oladi. Agar siz yangi tugun turini qo'shmoqchi bo'lsangiz - masalan, `MultiplicationNode` - siz asosiy `Visitor` interfeysiga yangi `visit(MultiplicationNode n)` usulini qo'shishingiz kerak. Bu sizning tizimimizdagi har bir konkret tashrif buyuruvchi sinfini ushbu yangi usulni amalga oshirish uchun yangilashingizni talab qiladi. Biz operatsiyalarni qo'shish uchun hal qilgan muammo endi element turlarini qo'shishda paydo bo'ladi. Tizim operatsiya tomonida o'zgartirish uchun yopiq, ammo element tomonida ochiq.

Element ierarxiyasi va tashrif buyuruvchi ierarxiyasi o'rtasidagi bu tsiklik bog'liqlik yanada moslashuvchan, generik yechimni qidirishning asosiy sababidir.

Generik Evolyutsiya: Ko'proq Moslashuvchan Yondashuv

Klassik naqshning asosiy cheklovi tashrif buyuruvchi interfeysi va konkret element turlari o'rtasidagi statik, kompilyatsiya vaqtidagi bog'lanishdir. Generik yondashuv bu bog'lanishni buzishga intiladi. Markaziy g'oya, to'g'ri ishlov berish mantiqiga o'tish mas'uliyatini yuklangan usullar qattiq interfeysidan uzoqlashtirishdir.

Zamonaviy C++, uning kuchli shablon metaprogramlash va `std::variant` kabi standart kutubxona xususiyatlari bilan, buni amalga oshirish uchun juda toza va samarali usulni taqdim etadi. C# yoki Java kabi tillarda ham shunga o'xshash yondashuvni aks ettirish yoki generik interfeyslardan foydalangan holda, hatto potentsial samaradorlik kamchiliklari bilan ham erishish mumkin.

Bizning maqsadimiz quyidagi tizimni qurishdir:

1. Yangi tugun turlarini qo'shish mahalliy bo'lib, barcha mavjud tashrif buyuruvchi implementatsiyalar bo'ylab o'zgarishlar kaskadini talab qilmaydi.
2. Yangi operatsiyalarni qo'shish Tashrif Buyuruvchi naqshining asl maqsadiga mos ravishda sodda qoladi.
3. Kezish mantiqining o'zi (masalan, oldindan buyurtma, keyin buyurtma) generik tarzda aniqlanishi va har qanday operatsiya uchun qayta ishlatilishi mumkin.

Ushbu uchinchi nuqta bizning "Daraxtni Kezish Turi Implementatsiyasi" uchun kalitdir. Biz nafaqat operatsiyani ma'lumotlar tuzilmasidan ajratamiz, balki kezish harakatini operatsiya harakatidan ham ajratamiz.

C++ da Daraxt Kezishi uchun Generik Tashrif Buyuruvchini Amalga Oshirish

Bizning generik tashrif buyuruvchi freymvorkimizni qurish uchun zamonaviy C++ (C++17 yoki undan yuqori) dan foydalanamiz. `std::variant`, `std::unique_ptr` va shablonlarning kombinatsiyasi bizga tur-xavfsiz, samarali va juda ifodali yechimni beradi.

1-qadam: Daraxt Tuguni Tuzilmasini Aniqlash

Birinchidan, keling, tugun turlarimizni aniqlaylik. Virtual `accept` usuliga ega an'anaviy meros ierarxiyasi o'rniga, biz tugunlarimizni oddiy tuzilmalar sifatida aniqlaymiz. Keyin biz `std::variant` dan foydalanib, tugun turlarimizdan birini saqlashi mumkin bo'lgan summa turini yaratamiz.

Qayta ishlanadigan tuzilmani (tugunlar boshqa tugunlarni o'z ichiga olgan daraxtni) ruxsat etish uchun bizga yo'naltirish qatlami kerak. `Node` tuzilmasi variantni o'rab oladi va uning bolalari uchun `std::unique_ptr` dan foydalanadi.

Fayl: `Nodes.h`

#include <memory> #include <variant> #include <vector> // Asosiy Node wrapperini oldindan e'lon qilish struct Node; // Konkret tugun turlarini oddiy ma'lumotlar agregatlari sifatida aniqlash struct NumberNode {     double value; }; struct BinaryOpNode {     enum class Operator { Add, Subtract, Multiply, Divide };     Operator op;     std::unique_ptr<Node> left;     std::unique_ptr<Node> right; }; struct UnaryOpNode {     enum class Operator { Negate };     Operator op;     std::unique_ptr<Node> operand; }; // Barcha mumkin bo'lgan tugun turlarining summa turini yaratish uchun std::variant dan foydalaning using NodeVariant = std::variant<NumberNode, BinaryOpNode, UnaryOpNode>; // Variantni o'rab oladigan asosiy Node tuzilmasi struct Node {     NodeVariant var; };

Bu tuzilma allaqachon katta yaxshilanishdir. Tugun turlari oddiy eski ma'lumotlar tuzilmalari. Ular tashrif buyuruvchilar yoki har qanday operatsiyalar haqida hech qanday ma'lumotga ega emas. `FunctionCallNode` ni qo'shish uchun, siz faqat tuzilmani aniqlaysiz va uni `NodeVariant` aliasiga qo'shasiz. Bu ma'lumotlar tuzilmasining o'zi uchun yagona o'zgarish nuqtasidir.

2-qadam: `std::visit` bilan Generik Tashrif Buyuruvchi Yaratish

`std::visit` yordam dasturi bu naqshning asosidir. U chaqiriladigan ob'ektni (funksiya, lambda yoki `operator()` ga ega ob'ekt) va `std::variant` ni oladi va variantda faol bo'lgan turga asoslanib chaqiriladiganning to'g'ri versiyasini chaqiradi. Bu bizning tur-xavfsiz, kompilyatsiya vaqtidagi ikkilamchi tashrif mexanizmimiz.

Tashrif buyuruvchi endi variantdagi har bir tur uchun yuklangan `operator()` ga ega tuzilmadir.

Keling, buni ko'rish uchun oddiy Chiroyli Chop Etuvchi tashrif buyuruvchisini yarataylik.

Fayl: `PrettyPrinter.h`

#include "Nodes.h" #include <string> #include <iostream> struct PrettyPrinter {     // NumberNode uchun versiya     void operator()(const NumberNode& node) const {         std::cout << node.value;     }     // UnaryOpNode uchun versiya     void operator()(const UnaryOpNode& node) const {         std::cout << "(-”;         std::visit(*this, node.operand->var); // Qayta chaqirish         std::cout << ")";     }     // BinaryOpNode uchun versiya     void operator()(const BinaryOpNode& node) const {         std::cout << "(";         std::visit(*this, node.left->var); // Chapni qayta chaqirish         switch (node.op) {             case BinaryOpNode::Operator::Add: std::cout << " + "; break;             case BinaryOpNode::Operator::Subtract: std::cout << " - "; break;             case BinaryOpNode::Operator::Multiply: std::cout << " * "; break;             case BinaryOpNode::Operator::Divide: std::cout << " / "; break;         }         std::visit(*this, node.right->var); // O'ngni qayta chaqirish         std::cout << ")";     } };

Bu erda nima sodir bo'layotganiga e'tibor bering. Kezish mantiqi (bolalarni ziyorat qilish) va operatsion mantiq (qavslar va operatorlarni chop etish) `PrettyPrinter` ichida aralashtirilgan. Bu funksional, lekin biz undan ham yaxshiroq qilishimiz mumkin. Biz nima ni qanday dan ajratishimiz mumkin.

3-qadam: Asosiy Ko'rsatuvchi - Generik Daraxt Kezish Tashrif Buyuruvchisi

Endi biz asosiy kontseptsiya bilan tanishamiz: kezish strategiyasini o'z ichiga olgan qayta ishlatiladigan `TreeWalker`. Bu `TreeWalker` o'zi bir tashrif buyuruvchi, lekin uning yagona vazifasi daraxtni kezishdir. U boshqa funksiyalarni (lambda yoki funksiya ob'ektlari) oladi, ular kechish paytida ma'lum nuqtalarda bajariladi.

Biz turli strategiyalarni qo'llab-quvvatlay olamiz, lekin umumiy va kuchli strategiya "oldindan ziyorat" (bolalarni ziyorat qilishdan oldin) va "keyin ziyorat" (bolalarni ziyorat qilishdan keyin) uchun kancalarni ta'minlashdir. Bu to'g'ridan-to'g'ri oldindan buyurtma va keyin buyurtma kechish harakatlariga mos keladi.

Fayl: `TreeWalker.h`

#include "Nodes.h" #include <functional> template <typename PreVisitAction, typename PostVisitAction> struct TreeWalker {     PreVisitAction pre_visit;     PostVisitAction post_visit;     // Bolalari bo'lmagan tugunlar uchun asosiy holat (terminallar)     void operator()(const NumberNode& node) {         pre_visit(node);         post_visit(node);     }     // Bitta bolasi bo'lgan tugunlar uchun holat     void operator()(const UnaryOpNode& node) {         pre_visit(node);         std::visit(*this, node.operand->var); // Qayta chaqirish         post_visit(node);     }     // Ikkita bolasi bo'lgan tugunlar uchun holat     void operator()(const BinaryOpNode& node) {         pre_visit(node);         std::visit(*this, node.left->var); // Chapni qayta chaqirish         std::visit(*this, node.right->var); // O'ngni qayta chaqirish         post_visit(node);     } }; // Walker yaratishni osonlashtirish uchun yordamchi funksiya template <typename Pre, typename Post> auto make_tree_walker(Pre pre, Post post) {     return TreeWalker<Pre, Post>{pre, post}; }

Bu `TreeWalker` - bu tashkilotning durdona asari. U printerlik, baholash yoki tip tekshirish haqida hech narsa bilmaydi. Uning yagona maqsadi daraxtni chuqur o'tish va berilgan kancalarni chaqirishdir. `pre_visit` harakati oldindan buyurtma tarzida, `post_visit` harakati esa keyin buyurtma tarzida bajariladi. Qaysi lambda ni amalga oshirishni tanlab, foydalanuvchi har qanday operatsiyani bajarishi mumkin.

4-qadam: Kuchli, Ajratilgan Operatsiyalar uchun `TreeWalker` dan Foydalanish

Endi biz `PrettyPrinter` ni qayta yozamiz va yangi generik `TreeWalker` dan foydalanib `EvaluationVisitor` yaratamiz. Operatsion mantiq endi oddiy lambda lar sifatida ifodalanadi.

Lambda chaqiruvlari orasida holatni (masalan, baholash stakini) o'tkazish uchun, siz o'zgaruvchilarni havola orqali ushlashingiz mumkin.

Fayl: `main.cpp`

#include "Nodes.h" #include "TreeWalker.h" #include <iostream> #include <string> #include <vector> // Har qanday tugun turini qo'llab-quvvatlay oladigan umumiy lambda yaratish uchun yordamchi template<class... Ts> struct Overloaded : Ts... { using Ts::operator()...; }; template<class... Ts> Overloaded(Ts...) -> Overloaded<Ts...>; int main() {     // Keling, ifoda uchun daraxtni quramiz: (5 + (10 * 2))     auto num5 = std::make_unique<Node>(Node{NumberNode{5.0}});     auto num10 = std::make_unique<Node>(Node{NumberNode{10.0}});     auto num2 = std::make_unique<Node>(Node{NumberNode{2.0}});     auto mult = std::make_unique<Node>(Node{BinaryOpNode{         BinaryOpNode::Operator::Multiply, std::move(num10), std::move(num2)     }});     auto root = std::make_unique<Node>(Node{BinaryOpNode{         BinaryOpNode::Operator::Add, std::move(num5), std::move(mult)     }});     std::cout << "--- Chiroyli Chop Etish Operatsiyasi --- ";     auto printer_pre_visit = Overloaded {         [](const NumberNode& node) { std::cout << node.value; },         [](const UnaryOpNode&) { std::cout << "(-”; },         [](const BinaryOpNode&) { std::cout << "("; }     };     auto printer_post_visit = Overloaded {         [](const NumberNode&) {}, // Hech narsa qilmaydi         [](const UnaryOpNode&) { std::cout << ")"; },         [](const BinaryOpNode& node) {             switch (node.op) {                 case BinaryOpNode::Operator::Add: std::cout << " + "; break;                 case BinaryOpNode::Operator::Subtract: std::cout << " - "; break;                 case BinaryOpNode::Operator::Multiply: std::cout << " * "; break;                 case BinaryOpNode::Operator::Divide: std::cout << " / "; break;             }         }     }; // Bu ishlamaydi, chunki bolalar oldindan va keyingi ziyoratlar orasida ziyorat qilinadi. // Keng qamrovli chop etish uchun be'zi tuzilmani o'zgartiramiz. // Yoki yaxshiroq, maxsus PrintWalker yarataylik. Hozircha oldindan/keyingi buyurtma bilan davom etamiz va baholashni ko'rsatamiz, bu yaxshiroq mos keladi.     std::cout << " --- Baholash Operatsiyasi --- ";     std::vector<double> eval_stack;     auto eval_pre_visit = [](const auto&){}; // Oldindan ziyoratda hech narsa qilmaydi     auto eval_post_visit = Overloaded {         [&](const NumberNode& node) {             eval_stack.push_back(node.value);         },         [&](const UnaryOpNode& node) {             double operand = eval_stack.back(); eval_stack.pop_back();             eval_stack.push_back(-operand);         },         [&](const BinaryOpNode& node) {             double right = eval_stack.back(); eval_stack.pop_back();             double left = eval_stack.back(); eval_stack.pop_back();             switch(node.op) {                 case BinaryOpNode::Operator::Add: eval_stack.push_back(left + right); break;                 case BinaryOpNode::Operator::Subtract: eval_stack.push_back(left - right); break;                 case BinaryOpNode::Operator::Multiply: eval_stack.push_back(left * right); break;                 case BinaryOpNode::Operator::Divide: eval_stack.push_back(left / right); break;             }         }     };     auto evaluator = make_tree_walker(eval_pre_visit, eval_post_visit);     std::visit(evaluator, root->var);     std::cout << "Baholash natijasi: " << eval_stack.back() << std::endl;     return 0; }

Baholash mantiqiga qarang. Bu keyin buyurtma kechish uchun mukammal mos keladi. Bolalar qiymatlari hisoblanib, stakaga yuklangandan keyingina biz operatsiyani bajarishimiz mumkin. `eval_post_visit` lambda `eval_stack` ni ushlab oladi va baholash uchun barcha mantiqni o'z ichiga oladi. Ushbu mantiq tugunlar ta'riflari va `TreeWalker` dan to'liq ajratilgan. Biz ma'lumotlar tuzilmasi (Nodes), kezish algoritmi (`TreeWalker`) va operatsiya mantiqi (lambda) o'rtasida chiroyli uch tomonlama mas'uliyatni ajratishga erishdik.

Generik Tashrif Buyuruvchi Yondashuvining Afzalliklari

Ushbu implementatsiya strategiyasi sezilarli afzalliklarni taqdim etadi, ayniqsa yirik, uzoq muddatli dasturiy ta'minot loyihalarida.

Nolmas Moslashuvchanlik va Kengaytirilishi

Bu asosiy afzallik. Yangi operatsiyani qo'shish juda oson. Siz shunchaki yangi lambda to'plamini yozasiz va ularni `TreeWalker` ga o'tkazasiz. Siz mavjud kodni tegmayapsiz. Bu Ochiq/Yopiq printsipiga mukammal rioya qiladi. Yangi tugun turini qo'shish uchun siz tuzilmani yaratishingiz va `std::variant` aliasini yangilashingiz kerak - yagona, mahalliy o'zgarish - va keyin uni qayta ishlash kerak bo'lgan tashrif buyuruvchilarni yangilashingiz kerak. Kompilyator sizga qaysi tashrif buyuruvchilar (yuklangan lambda lar) endi versiya yo'qligini aniq aytib beradi.

Ustun Mas'uliyatni Ajratish

Biz uchta aniq javobgarlikni izolyatsiya qildik:

• Ma'lumotlar Vakili: `Node` tuzilmalari oddiy, inert ma'lumotlar konteynerlaridir.
• Kezish Mexanikasi: `TreeWalker` klassi daraxt tuzilmasini qanday boshqarish mantiqiga eksklyuziv ega. Siz tizimning cheksiz sonli operatsiyalariga ta'sir qilmasdan `InOrderTreeWalker` yoki `BreadthFirstTreeWalker` ni osongina yaratishingiz mumkin edi.
• Operatsion Mantiq: Walker ga o'tkazilgan lambda lar ma'lum vazifa uchun aniq biznes mantiqni (baholash, chop etish, tur tekshiruvi va hokazo) o'z ichiga oladi.

Ushbu ajratish kodni tushunish, sinovdan o'tkazish va saqlashni osonlashtiradi. Har bir komponent bitta, aniq belgilangan mas'uliyatga ega.

Kengaytirilgan Qayta Ishlatilishi

`TreeWalker` cheksiz darajada qayta ishlatilishi mumkin. Kezish mantiqi bir marta yozilgan va cheksiz sonli operatsiyalar uchun qo'llanilishi mumkin. Bu kodni takrorlashni va har bir yangi tashrif buyuruvchida kezish mantiqini qayta bajarishdan kelib chiqadigan xatolar potentsialini kamaytiradi.

Qisqa va Ifodali Kod

Zamonaviy C++ xususiyatlari bilan natijada kod klassik Tashrif Buyuruvchi implementatsiyalariga qaraganda ko'pincha qisqaroq bo'ladi. Lambda lar operatsion mantiqni u ishlatilgan joyda aniqlashga imkon beradi, bu esa oddiy, mahalliy operatsiyalar uchun o'qilishni yaxshilashi mumkin. Qo'shimcha lambda to'plamidan tashrif buyuruvchilarni yaratish uchun "Overloaded" yordamchi tuzilmasi keng tarqalgan va kuchli usul bo'lib, tashrif buyuruvchi ta'riflarini toza saqlaydi.

Potentsial Kamchiliklar va E'tiborlar

Hech qanday naqsh kumush o'q emas. Muayyan kamchiliklarni tushunish muhimdir.

Dastlabki O'rnatish Murakkabligi

`std::variant` bilan `Node` tuzilmasini va generik `TreeWalker` ni o'rnatish oddiy qayta ishlanadigan funksiya chaqiruviga qaraganda murakkabroq tuyilishi mumkin. Ushbu naqsh daraxt tuzilmasi barqaror bo'lgan, ammo operatsiyalar soni vaqt o'tishi bilan o'sishi kutilayotgan tizimlarda eng ko'p foyda keltiradi. Juda oddiy, bir martalik daraxtni qayta ishlash vazifalari uchun bu haddan tashqari bo'lishi mumkin.

Samaradorlik

`std::visit` dan foydalangan holda C++ da ushbu naqshning samaradorligi a'lo darajada. `std::visit` odatda kompilyatorlar tomonidan juda optimallashtirilgan sakrash jadvali yordamida amalga oshiriladi, bu esa tashrifni juda tezlashtiradi - ko'pincha virtual funksiya chaqiruvlaridan tezroq. Bunday umumiy xatti-harakatlarga erishish uchun aks ettirish yoki lug'at asosidagi tur qidiruvlariga tayanadigan boshqa tillarda, klassik, statik tashrif buyuruvchilarga nisbatan sezilarli samaradorlik kamchiligi bo'lishi mumkin.

Tilga Bog'liqlik

Ushbu aniq implementatsiyaning jozibasi va samaradorligi C++17 xususiyatlariga kuchli bog'liq. Tamoyillar uzatilishi mumkin bo'lsa-da, boshqa tillardagi implementatsiya tafsilotlari farq qiladi. Misol uchun, Java tilida siz muhrlangan interfeys va zamonaviy versiyalarda naqshni moslashtirishni, yoki eski versiyalarda yanada ko'p gapiradigan xarita asosidagi dispatcherdan foydalanishingiz mumkin.

Haqiqiy Dunyo Ilovalari va Foydalanish Holatlari

Daraxtni kezish uchun Generik Tashrif Buyuruvchi Naqshi shunchaki akademik mashq emas; bu ko'plab murakkab dasturiy ta'minot tizimlarining tayanchi hisoblanadi.

• Kompilyatorlar va Tahlilchilar: Bu kanonik foydalanish holati. Mavhum Sintaksis Daraxti (AST) turli "tashrif buyuruvchilar" yoki "o'tishlar" tomonidan bir necha bor keziladi. Semantik tahlil o'tishi tur xatolarini tekshiradi, optimallashtirish o'tishi uni yanada samarali qilish uchun daraxtni qayta yozadi va kodni yaratish o'tishi mashina kodi yoki bayt kodini chiqarish uchun yakuniy daraxtni kezadi. Har bir o'tish bir xil ma'lumotlar tuzilmasiga aniq operatsiya hisoblanadi.
• Statik Tahlil Vositalari: Lintterlar, kod formatlovchilar va xavfsizlik skanerlari kabi vositalar kodni AST ga parslaydi va keyin naqshlarni topish, uslub qoidalarini qo'llash yoki potentsial zaifliklarni aniqlash uchun ularni turli tashrif buyuruvchilar orqali ishga tushiradi.
• Hujjatlarni Qayta Ishlash (DOM): XML yoki HTML hujjatini manipulyatsiya qilganingizda, siz daraxt bilan ishlayapsiz. Barcha havolalarni chiqarib olish, barcha rasmlarni o'zgartirish yoki hujjatni boshqa formaga seriallashtirish uchun generik tashrif buyuruvchidan foydalanish mumkin.
• Foydalanuvchi Interfeysi Freymvorklari: Zamonaviy UI freymvorklari foydalanuvchi interfeysini komponentlar daraxti sifatida tasvirlaydi. Ushbu daraxtni kezish renderlash, holat yangilanishlarini tarqatish (masalan, Reactning moslashtirish algoritmidagi kabi) yoki hodisalarni tashrif buyurish uchun zarurdir.
• 3D Grafikasidagi Sahnaga Grafiklar: 3D sahna ko'pincha ob'ektlar ierarxiyasi sifatida tasvirlanadi. Transformatsiyalarni qo'llash, fizika simulyatsiyalarini o'tkazish va ob'ektlarni renderlash quvuriga yuborish uchun kezish zarur. Generik walker renderlash operatsiyasini qo'llashi mumkin, keyin esa fizika yangilash operatsiyasini qo'llash uchun qayta ishlatilishi mumkin.

Xulosa: Yangi Abstraksiya Darajasi

Generik Tashrif Buyuruvchi Naqshi, ayniqsa maxsus `TreeWalker` bilan amalga oshirilganda, dasturiy ta'minot dizaynida kuchli evolyutsiyani ifodalaydi. U Tashrif Buyuruvchi naqshining asl va'dasini - ma'lumotlar va operatsiyalarni ajratish - oladi va kezishning murakkab mantiqini ham ajratish orqali uni ko'taradi.

Muammoni uchta aniq, orthogonal komponentga - ma'lumotlar, kechish va operatsiya - bo'lish orqali biz yanada modulli, saqlashga qodir va chidamli tizimlarni quramiz. Yangi operatsiyalarni asosiy ma'lumotlar tuzilmalarini yoki kechish kodini o'zgartirmasdan qo'shish qobiliyati dasturiy ta'minot arxitekturasi uchun ulkan g'alaba hisoblanadi. `TreeWalker` qayta ishlatiladigan aktivga aylanadi, u o'nlab xususiyatlarni quvvatlay oladi va har bir ishlatilgan joyda kechish mantiqining mos va to'g'ri bo'lishini ta'minlaydi.

U boshlang'ich tushunish va o'rnatishga sarmoya talab qilsa-da, generik daraxtni kezish tashrif buyuruvchi naqshi loyiha davomida foyda keltiradi. Murakkab ierarxik ma'lumotlar bilan ishlaydigan har qanday dasturchi uchun u toza, moslashuvchan va bardoshli kod yozish uchun zarur vositadir.