访客模式（如果节点类型非常多）

问：

我们有什么？

我们正在开发的软件系统需要在组件之间交换大量数据。数据以我们所说的变量树为结构。这些数据实质上是组件之间的接口。表示特定接口的 C++ 代码是从接口描述自动生成的。执行实际数据交换有不同的底层实现，例如 OPC/UA，但大多数代码都不受此限制。重要的节点类型是存储值和值数组的节点类型，这两种类型几乎可以针对任何类型进行实例化。

class node { /* whatever all nodes have in common */ };

class value_node : public node { /* polymorphic access to value */ };

template<typename T>
class typed_value_node : public value_node { /* type-safe access to value */ };

// imagine pretty much the same for array_node and typed_array_node

因此，用于遍历这些树中的节点的访问者基类具有接受所有整数类型（有符号和无符号）、所有浮动类型、布尔值和字符串的函数，包括常量和非常量节点。（我们目前计划将枚举类型映射到 int/string 对，但关于这一点还没有确定。所有这些重载都存在于值和数组中。
目前，大约有 70 个重载：

class visitor {
public:
    virtual ~visitor() = default;

    virtual void accept(      typed_value_node<         char     >&)  = 0;
    virtual void accept(const typed_value_node<         char     >&)  = 0;


    virtual void accept(      typed_value_node<  signed char     >&)  = 0;
    virtual void accept(const typed_value_node<  signed char     >&)  = 0;

    ...

    virtual void accept(      typed_value_node<  signed long long>&)  = 0;
    virtual void accept(const typed_value_node<  signed long long>&)  = 0;


    virtual void accept(      typed_value_node<unsigned char     >&)  = 0;
    virtual void accept(const typed_value_node<unsigned char     >&)  = 0;

    ...

    virtual void accept(      typed_value_node<unsigned long long>&)  = 0;
    virtual void accept(const typed_value_node<unsigned long long>&)  = 0;


    virtual void accept(      typed_value_node<bool              >&)  = 0;
    virtual void accept(const typed_value_node<bool              >&)  = 0;
    ...


    // repeat for typed_array_node
};

为了能够实际处理这个问题，我们使用 CRTP 来制作一个访问者实现调用派生类的函数模板：

template<typename Derived>
class visitor_impl : public visitor {
public:
    void accept(      typed_value_node<char>& node) override
    {static_cast<Derived*>(this)->do_visit(node);}
    void accept(const typed_value_node<char>& node) override
    {static_cast<Derived*>(this)->do_visit(node);}

    // etc.
};

这使得只处理某种节点是可以忍受的：

class my_value_node_visitor : public visitor_impl<my_value_node_visitor> {
public:
    template<typename T>
    void accept(const typed_value_node<T>&) {/* I wanna see these*/}

    template<typename T>
    void accept(const T&)                   {/* I don't care about those */}
};

我们想要什么？

在电子工程密集的应用领域开始一个新的 C++ 软件组件，我们决定使用编译时检查单元库（又名“维度分析库”）。单元库的优点在于它们使用类型系统在编译时检查代码的正确性。他们通过创建几乎不受限制的类型数量来实现这一点，这些类型不仅编码底层内置类型（int、double,...），还编码物理单位（质量、能量）、刻度（毫、兆）和一些标签（有功/无功/视在功率，开尔文/摄氏度）。

怎么了？

从接口描述中可以很容易地生成具有正确物理单元的树节点。但是，如果单位类型的值存储在树节点中，这将使我们的访问者基类需要数千个重载来接受使用的所有不同节点类型，从而促使开发人员在节点需要以前未使用过的单位或以前未使用的比例中添加新单位。我们可以想出一些巧妙的模板滥用方法，在编译时从类型列表生成所有这些虚函数。然而，当问题出现时，由此产生的虚拟表大小是否会成为一个问题，我开始怀疑我们目前的方法是否真的仍然是解决这个问题的最佳方法。

常识说，如果你有很多节点类型，而很少有算法来遍历它们，你应该在节点本身中使用虚函数。如果 OTOH 有很多算法和很少的节点类型，则应使用访客模式。常识还说，如果你同时拥有很多，你就完蛋了。

我的感觉是，到目前为止，我们几乎无法适应少数节点类型/多算法的抽屉。随着编译时单元带来的类型激增，我的直觉表明，我们变得非常适合任一抽屉。简而言之：我们可能被搞砸了。

我们现在该怎么办？

直到去年年底（嵌入式世界发展缓慢），我们一直与C++03紧密联系在一起，我们当然不太熟悉其他C++程序员已经使用了近十年的许多工具。所以我希望我们在这里缺少一个明显的解决方案。

或者也许我们错过了一些不那么明显的东西？