抽象数据类型之容器（一）

        本系列文章基于我之前的“抽象数据类型与类层次”系列，专门讲解“抽象容器”及其相关概念。（点击打开链接）

一、容器类    

        根据上面的类层次图，容器也是一种“Object”。容器是一种能够存储其他物体的物体。下面使用一个容器类来抽象容器这个概念。

<span style="font-size:14px;">#pragma once
#include "Object.h"
#include "OwnerShip.h"
#include "Visitor.h"
#include "Iterator.h"

class Container : public virtual Object, public virtual OwnerShip
{
public:
    virtual unsigned int Count() const;
    virtual bool IsEmpty() const;
    virtual bool IsFull() const;
    //virtual std::hash<Object> Hash() const;
    virtual void Put(std::ostream &)const;
    virtual Iterator & NewIterator() const;

    virtual void Purge() = 0;
    virtual void Accept(Visitor &) const = 0;
protected:
    Container();
    unsigned int count;
};
</span>

注：容器类是一种抽象类，并不产生实际的具体对象，故其构造函数可以是“Protercted”。

<span style="font-size:14px;">#include "stdafx.h"
#include "Container.h"
#include "NullIterator.h"
#include <typeinfo>


Container::Container()
    : count(0)
{
}

unsigned int Container::Count() const
{
    return count;
}

bool Container::IsEmpty() const
{
    return Count() == 0;
}

bool Container::IsFull() const
{
    return false;
}

void Container::Put(std::ostream & s) const
{
    PuttingVisitor visitor(s);

    s << typeid(*this).name() << " {";
    Accept(visitor);
    s << "}";
}

Iterator & Container::NewIterator() const
{
    return *new NullIterator();
}
</span>

注：“IsEmpty函数”中使用的不是成员变量来直接判断，是因为考虑到容器的子类对计数或空容器的判断方法可能重载。

二、Visitor类

        在上面容器类中，有一个“Accept接口函数”，该函数需要一个Vistitor类引用作为参数。这个接口用到的就是Visitor Pattern（访问者模式）。

<span style="font-size:14px;">class Visitor
{
public:
    virtual void Visit(Object &) = 0;
    virtual bool IsDone() const { return false; }
};</span>

        Visitor类其实非常简单，它只有两个接口函数，其中“Visit函数”接受一个Object引用为参数，对该Object对象进行某些处理。因此，Visitor与Container有一个交互，这个交互过程是这样的：Container通过调用Accept函数接受一个Visitor，即接受一种算法或处理方式，然后遍历Container的各个元素，将元素逐个传递给Visitor，对他们逐个进行Visit操作（算法）。这其实也是一种将算法与待处理对象分离的设计方法。

<span style="font-size:14px;">void SomeContainer::Accept (Visitor& visitor) const
    for each Object i in this container
        if (visitor.IsDone ())
            return;
        visitor.Visit (i);</span>

<span style="font-size:14px;"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; background-color: rgb(255, 255, 255);">        Visitor类的另一个函数“IsDone”可以作为“Accept函数”中的循环中断条件。</span></span>

<span style="font-size:14px;"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; background-color: rgb(255, 255, 255);">        下面再展示几个具体的Visitor类和全部代码：</span></span>

<span style="font-size:14px;">#ifndef VISITOR_H
#define VISITOR_H

#include "Object.h"
#include <ostream>

class Visitor
{
public:
    virtual void Visit(Object &) = 0;
    virtual bool IsDone() const { return false; }
};

class PuttingVisitor : public Visitor
{
public:
    PuttingVisitor(std::ostream & s)
        : stream(s), comma(false)
    {}

    void Visit(Object & object)
    {
        if (comma)
            stream << ", ";
        stream << object;
        comma = true;
    }

private:
    std::ostream & stream;
    bool comma;
};

class MatchingVisitor : public Visitor
{
public:
    MatchingVisitor(Object const & object)
        : target(object), found(NULL)
    {}

    void Visit(Object & object)
    {
        if (found == NULL && object == target)
            found = &object;
    }

    bool IsDone() const { return found != NULL; }

private:
    Object const & target;
    Object * found;
};

#endif // VISITOR_H</span>

        返回Container的实现代码看“Put函数”，它里面也用到了一种Visitor。实际上，Visitor是对操作（算法）的一种抽象，不针对具体对象，故它可以用于Accept函数，也可用在其他地方，提高代码复用。这就是Visitor Pattern的优势。

三、Visitor类与仿函数

        先看“PuttingVisitor”，它的功能其实可以用一个函数指针来代替。设计一个函数指针，它接受一个Object &参数。再看“MatchingVisitor”，它的功能其实也可以用一个函数对象来代替，只需要在这个函数对象构造的时候给它传递一个参数。此外，使用C++11中的std::function（函数对象包装器）和std::bind，可以将这种设计变得更通用化。