李普曼C++底漆中的设计模式

Design Pattern in Lippman's C++ Primer

本文关键字：设计模式 C++ 李普曼      更新时间：2023-10-16

我对编程还很陌生，所以如果答案显而易见，请耐心回答我的问题。

在Lippman、Lajoie和Moo的《C++入门》第五版第15.9节中，该节涉及到对继承层次结构的编程。它基本上是一个抽象类Query_base，其子类是WordQuery、NotQuery和BinaryQuery，最后一个分支为AndQuery和OrQuery。Query_base层次结构由一个名为Query的接口类通过指针访问。此设置背后的基本思想是使用如下的复合查询：

Query q = Query("fiery") & Query("bird") | Query("wind")

（这些运算符生成指向Query_base类型对象的Query对象，例如，"&"生成AndQuery，"~"生成NotQuery

然后可以在文本文档中搜索符合查询规则的行。）

Query_base类如下：

class Query_base {
    friend class Query;
protected:
    virtual ~Query_base() = default;
private:
    virtual QueryResult eval(const TextQuery&) const = 0;
    virtual std::string rep() const = 0;
}

所有Query_base子级都实现了eval（）和rep（），因此都是可实例化的。

Query类的设计如下：

class Query {
    friend Query operator~(const Query&);
    friend Query operator|(const Query&, const Query&);
    friend Query operator&(const Query&, const Query&);
public:
    Query(const std::string&);
    QueryResult eval(const TextQuery &t) const { return q->eval(t); }
    std::string rep() const { return q->rep(); }
private:
    Query(std::shared_ptr<Query_base> query) : q(query) { }
    std::shared_ptr<Query_base> q;

所以我的理解是，设计有一个继承层次结构，然后是一个故意相互分离的接口。后者从侧面访问前者，而不仅仅是让基类作为接口。

我有两个问题：

  1. 没有单独的Query类有什么问题吗？我们可以让Query_base类同时作为层次结构和接口的基础，并去掉Query类吗？我认识到，正如Query_base所代表的那样，它不能，因为它有纯粹的虚拟功能，但这些功能可以改变。例如，我不能把eval()和rep()的Query函数实现转移到Query_base吗？这样做有什么不对吗？Query中的shared_ptr<Query_base>是否使事情复杂化，并且是分离的基础？如果是，我们可以解决这个问题吗
  2. 像这样的层次结构接口分离有多常见（如果这是正确的想法）

提前感谢！

如果我们继续实现所有这些运算符和其他子查询类型，那么分离的必要性就变得显而易见了。让我们想象一下，例如；操作员可能看起来像。

&运算符应该构造一个查询，而该查询又应该包含另外两个查询。因此，AndQuery类可以这样定义：

class AndQuery: public BinaryQuery {
public:
     AndQuery(const Query_base& lhs, const Query_base& rhs);
     AndQuery(Query_base&& lhs, Query_base&& rhs);
     ...
     QueryResult eval(const TextQuery& t) override;
private:
     // required members and private methods...
     // two principal members, lhsQuery and rhsQuery for
     // left hand side subquery and light hand side subquery
     // correspondingly are defined in `BinaryQuery`
};

并且，在一个简单的未优化的情况下，AndQuery应该以某种方式执行搜索（eval()），如下所示：

QueryResult AndQuery::eval(const TextQuery& t) {
    QueryResult lhsResult = lhsQuery.eval(t);
    QueryResult rhsResult = rhsQeury.eval(t);
    // the resulting ResultSet should include only entries
    // from both result sets
    for(auto it = lhsResult.begin(); it != lhsResult.end(); ++it)
        if (rhsResult.find(*it) == rhsResult::cend())
            it = lhsResult.erase(it);
    // now we can return lhsResult because we have erased all elements from it 
    // which weren't in rhsResult
    return lhsResult;
}

其他查询组件子类有自己的特定实现。反过来，Query有自己的一组特定方法，比如从字符串构造查询。如果没有纯虚拟的Query_base，我们必须与所有组件子类共享Query的实现细节。此外，我们还必须让这些类对外部用户可见。

通过使用单独的"接口"Query类，我们为子系统的用户提供了一个清晰易懂的精益接口。

除了上面的注释之外，我认为这个设计还与c++中的多态性有关，它只通过引用和指针来支持，而不是对象本身。

通过使用"；查询"；对象和一个嵌入的智能指针指向具有层次结构和多态性的Query_Base，类的用户可以使用Query对象来实现多态性效果。

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