Seance 9: LOG121: Patron Visiteur et Arbres Syntaxiques

• LOG121 concerne la conception orientée objet et le patron Visiteur.

Exemple de problème de conception

• Un compilateur représente un programme par un arbre syntaxique abstrait.
• Les étapes réalisées par un compilateur sont l'analyse lexicale, l'analyse syntaxique, l'analyse sémantique et la génération de code machine.
• Les arbres syntaxiques sont utilisés pour représenter des expressions et des instructions conditionnelles.
• Un compilateur doit exécuter différentes opérations sur les nœuds de l'arbre, comme vérifier le type, l'initialisation et générer du code machine.
• L'arbre peut contenir différents types de nœuds : instructions d'affectation, variables, expressions arithmétiques.
• Les opérations du compilateur doivent traiter les nœuds différemment selon leur type.

Première Conception

• Une première conception implique des classes abstraites et concrètes avec des méthodes pour la vérification de type et la génération de code.

Ajouter un Comportement

• Ajouter un comportement impliquerait d'ajouter une méthode prettyPrint() aux classes existantes.
• L'ajout d'une opération nécessite la modification et la recompilation de toutes les classes de la hiérarchie.
• L'implémentation de toutes ces opérations à travers les classes de la hiérarchie donne une conception difficile à maintenir et à modifier.

Solution au Problème

• Il est nécessaire de séparer les opérations des nœuds sur lesquels elles s'appliquent.
• Chaque opération doit être encapsulée dans un objet appelé visiteur.
• Par exemple, une classe TypeCheckVisitor pour l'opération typeCheck.
• Le visiteur est passé aux nœuds lors du parcours.
• Les nœuds définissent une méthode accept() qui accepte le visiteur en paramètre.
• Quand un nœud accepte un visiteur, il lui transmet la requête qui inclut le nœud comme paramètre.
• Le visiteur exécute l'opération pour ce nœud.
• Un visiteur regroupe les différentes implémentations d'une opération pour les différents nœuds de la hiérarchie.
• L'interface commune Visitor des objets visiteurs définit une méthode pour visiter chaque type de nœud.
• Exemples de méthodes : visitVariableRefNode(VariableRefNode) et visitAssignmentNode(AssignmentNode).

Code

• L'implémentation comprend une interface NodeVisitor avec des méthodes visitVariableRefNode et visitAssignmentNode.
• Une classe TypeCheckVisitor implémente NodeVisitor et effectue la vérification de type.
• Les classes VariableRefNode et AssignmentNode implémentent une méthode accept qui accepte un NodeVisitor.

Le Patron Visiteur

• Contexte : Une structure d'objets contient plusieurs types d'objets sur lesquels des opérations doivent être exécutées, et l'exécution de ces opérations varie selon le type de l'objet. Les classes définissant la structure changent rarement, mais l'ensemble des opérations n'est pas stable.
• Solution : Définir une interface Visitor qui déclare une méthode pour visiter chaque classe concrète (ConcreteElement) de la structure d'objet. Chaque classe concrète définit une méthode accept qui reçoit un visiteur en paramètre et invoque la bonne méthode de ce visiteur. Pour implémenter une opération, définir une classe qui implémente l'interface Visitor.

Structure

• La structure du patron Visiteur implique un client, des visiteurs concrets, une interface Visiteur, et des éléments concrets.

Noms

• Dans l'exemple du compilateur, Element correspond à Node, ConcreteElement à VariableRefNode et AssignmentNode, Visitor à NodeVisitor, et ConcreteVisitor à TypeCheckVisitor et GenerateCodeVisitor.

Double Dispatch

• Le « double dispatch » utilise deux appels polymorphiques.
• Le premier polymorphisme correspond à node.accept qui correspond à VariableRefNode.accept, sélectionnant le type de nœud.
• Le deuxième polymorphisme est l'appel de la méthode accept qui appelle v.visitVariableRefNode, où v est un TypeCheckVisitor, sélectionnant le type de visiteur.

Conséquences

• Le patron Visiteur permet d'ajouter des méthodes sans changer une structure d'objets et facilite l'ajout d'une opération.
• Un visiteur regroupe des opérations et les structures de données nécessaires.
• Il est difficile d'ajouter de nouveaux types d'éléments concrets, et l'encapsulation des objets concrets est violée.

Patron Jumelé

• Le patron Visiteur peut être utilisé pour appliquer des opérations sur une structure d'objets définie par le patron Composite.

Composite vs Visiteur

• Composite : structurel, permet de créer des structures hiérarchiques arborescentes récursives, permet d'appliquer la même opération à un ensemble d'éléments partageant la même interface.
• Visiteur : comportemental, permet à un objet visiteur de « visiter » chaque élément d'une hiérarchie structurelle pour appliquer une opération sur cet élément (les opérations diffèrent d'un élément à l'autre).