Здравствуйте, дорогие хабравчане!

Я хочу поделиться с вами своим опытом использования паттерна проектирования visitor и его интересной модификацией, которую я назвал upcast visitor. К сожалению, непросто придумать простой короткий пример и описать как все работает, также эта статья может показаться сложной для начинающих, тем не менее я постараюсь максимально упростить задачу. Примеры кода приведены на языке С++ и обязательны к прочтению. Без понимания кода вникнуть в суть статьи будет затруднительно.

Предыстория

Представьте, что мы проектируем 2D игру, в которой фрукты падают с дерева, по пути ударяясь о ветки. Цель игры — поймать все фрукты, двигая корзину под деревом.
Строим следующую диаграмму классов:

К написанию этого чуда меня побудило прочтение одной книги о паттернах. В ней очень доступно, и подробно с примерами рассказывается о множестве паттернов. В этой книге меня увлекла манера доведения информации до читателя, эту манеру я и постараюсь передать в этой статье.

Кому не подойдет эта статья?

Ты абсолютно не знаком ни с одним из языков программирования
Ты матерый ОО-проектировщик
Ты уже знаком с паттерном «Стратегия»

Для кого написана эта статья?

Ты знаешь С++ (любой другой ОО-язык тоже сгодится)
Ты хочешь изучить, понять и применять паттерн «Стратегия»
Ты предпочитаешь живое общение, двухчасовому вдалбливанию скучного лекционного материала.

Вашему вниманию, я хотел бы предложить заметки, которые я для себя оставлял при изучении шаблонов проектирования.
Хочу сразу оговорить тот момент, что вы в данной статье не встретите всех паттернов, и если эта статья вам покажется интересной, то я буду продолжать.
Ну, поехали!

Самое главное во всех фреймворках это то, что все они диктуют правила создания приложения. Если ты никогда не использовал никакого фреймворка в своих приложениях, то либо

Вместо предисловия

Прошло уже 17 лет с тех пор, как вышла легендарная книга Банды Четырех, посвященная Паттернам проектирования (Design patterns). Несмотря на столь солидный срок, тяжело оспорить актуальность описанных в ней методик. Паттерны проектирования живут и развиваются. Их применяют, обсуждают, ругают и хвалят. К сожалению, для многих они до сих пор остаются излишней абстракцией.

Обсуждая разные вопросы программирования с коллегами как в жизни, так и на различных ресурсах, довольно часто приходится объяснять важность того или иного паттерна. Так и родилась идея на конкретных примерах показать, насколько их использование может облегчить жизнь программиста. Даже если речь идет о такой платформе, как iOS.

В результате изучения функционального программирования в моей голове появились некоторые мысли, которыми я хочу с вами поделиться.

Паттерны проектирования и функциональное программирование? Как это вообще связано?

В умах многих разработчиков, привыкших к объектно-ориентированной парадигме, возникает впечатление, что проектирование программного обеспечения, как таковое, неразрывно связано с ООП и всё остальное — суть ересь. UML, большей частью нацеленный на ООП, используется как универсальный язык для проектирования — хотя он таким, конечно, не является. И мы видим, как мир объектно-ориентированного программирования постепенно погружается в пучину преступного переинженеринга (1).
В силу этого зачастую даже не ставится вопрос о выборе парадигмы программирования. Тем не менее, этот вопрос является весьма существенным, и зачастую правильный ответ даёт большие преимущества (3). Это, вообще говоря, выходит за рамки того, что мы привыкли называть проектированием — это вопрос из области архитектуры.

Лирическое отступление: разница между архитектурой, проектированием и реализацией

Не так давно я наткнулся на весьма интересное исследование — (2). В нём рассматривается задача формализации понятий «архитектура», «проектирование» и «реализация», которые чаще всего употребляются неформально. И авторам удаётся вывести весьма интересный критерий: критерий Intension/Locality. Я не буду углубляться в философию и просто приведу краткое описание критерия (эта часть — фактически перевод) и мои выводы из него.
Свойство Intension (интенсионность) означает способность некой сущности описывать бесконечное множество предметов: например, понятие простого числа. Ему противоположно свойство экстенсионности — сущность описывает конечный набор предметов: например, понятие страны — члены НАТО.
Свойство локальности — сущность влияет только на отдельную часть системы. Соответственно, глобальность — сущность влияет на всю систему в целом.
Дак вот, учитывая эти два свойства, авторы указанного исследования составляют такую таблицу:

Пользуясь ей легко определить, что относится к уровню архитектуры, а что — к уровню проектирования. И вот мой вывод: выбор парадигмы программирования, платформы и языка — это решение уровня архитектуры, т.к. этот выбор глобален (затрагивает все части системы) и интенсионен (парадигмы определяют способы решения бесконечного множества задач).

Тем не менее, решить столь глобальную задачу (найти критерии выбора подходящей парадигмы) мне пока не по силам. Поэтому я решил выбрать два уже существующих класса задач и показать, что для них стоит использовать не привычный для многих ОО подход, а функциональный, который в последнее время приобретает (заслуженно) всё большую популярность.
Классы задач я выбрал необычным методом — я взял два паттерна ОО проектирования и показал, что они, по сути — ограниченная реализация понятия из области функционального программирования — функции высшего порядка (higher-order function, далее: ФВП). Гипотеза заключалась в том, что паттерны — это устоявшиеся решения определённых проблем, а раз возникают проблемы и их устоявшиеся решения, видимо есть некие слабости и недостатки, которые приходиться преодолевать. Для рассмотренных паттернов это действительно так.
Кстати говоря, подобный подход был использован в (5) и (6). В (6) вообще было указано на возможность замены большинства паттернов, но подробный анализ каждого не проводился. В (5) было более подробное рассмотрение Command и Strategy, но немного с другой стороны. Я решил сделать что-то более практичное, чем в (6), и с другими акцентами, чем в (5). Итак, приступим.