C++：在不违反 SRP 的情况下向多态类层次结构添加方法？

Question

我有一个经常遇到的设计问题。

为了便于说明，假设我有一个多态的类层次结构

class A { public: virtual ~A() {} ... };
class B: public A { ... };
class C: public B { ... };
class D: public A { ... };
...

我希望能够以多态方式打印这些类的实例，即每个类都有自己的打印方式。实现这一点的明显方法是添加

virtual void print(OutputStream &os) = 0;

进入基类并在每个子类中覆盖此方法。但是，如果类的原始职责与打印无关，这会给它们增加另一个职责，从而违反SRP。

我的问题是：在不违反 SRP 的情况下实现所需行为的正确方法是什么？

在this post中，提出了基于Visitor design pattern的解决方案。但是，然后我需要创建一个必须知道A 的每个子类的类。我希望能够添加和删除子类，而无需总是修改访问者。

除了上述两种方法之外，还有其他一些保留 SRP 的方法吗？

Answer 1

有一个 非循环访问者 模式，无需了解每个子类。它依赖于dynamic_cast，但可能是您需要的。

Answer 2

类打印本身并没有错。它不违反 SRP，因为打印不构成责任。

请记住，责任被定义为改变的理由。您不会更改课程，因为您对打印的要求发生了变化。该类只应将名称-值对发送到负责打印的实体，称为格式化程序。这个发送名称-值对的过程永远不会自行改变。其中的任何更改仅由与打印无关的其他更改提示（例如，当您添加一个字段时，您也将其表示添加到打印过程中）。

格式化程序应该对它打印的类一无所知，而只是根据某些要求呈现名称-值对。当打印要求发生变化时，格式化程序也会发生变化。因此，打印将是格式化程序的唯一责任。

Answer 3

为了做到这一点，您需要寻找某种双重调度解决方案的访客。双分派方法更轻量级，那么像这样的东西怎么样：

在 A 中：

class Processor
{
public:
  virtual void Process(const A &a)const {}
  virtual void Process(const B &b)const {}
  virtual void Process(const C &c)const {}
  virtual void Process(const D &d)const {}
  virtual void Process(const E &e)const {}
};

在 A 中：

class A
{
public:
  virtual void Process(const Processor &processor) 
  {
    processor.Process(*this);
  }
};

然后，在每个派生类中使用相同的定义覆盖Process：

virtual void Process(const Processor &processor) 
{
  processor.Process(*this);
}

这将确保调用Process 中的正确重载。

现在，创建一个流处理器：

class StreamProcessor : public Processor
{
private:
 OutputStream &m_OS;

public:
  StreamProcessor(OutputStream &os) : m_OS(os)
  {
  }

  virtual void Processor(const A &a)const
  {
   m_os << "got a A";
  }

  virtual void Processor(const B &b)const
  {
   m_os << "got a B";
  }

  virtual void Processor(const C &c)const
  {
   m_os << "got a C";
  }

  // etc
};

然后：

 OutputStream &operator<<(OutputStream &os, A &a)
 {
   PrintProcessor(os);
   a.Process(PrintProcessor);
   return os;
 }

Answer 4

您可以提供一个用于打印职责的接口，并将公共职责保留在您的类层次结构中。示例：

class Printer { public: virtual void print(OutputStream &os) = 0; }
class A { public: virtual ~A() {} ... };
class B: public A, public Printer { ... }; // this needs print function, use interface.
class C: public B { ... };
class D: public A { ... };