C++ Visitor Pattern | '방문자 패턴' 가이드

Visitor Pattern이란?

연산을 객체 구조 밖으로 빼는 흐름은 행동 패턴 시리즈에서 Observer·Command와 함께 묶여 있습니다.

더블 디스패치 패턴

#include <iostream>

// 전방 선언
class Circle;
class Rectangle;

// Visitor
class ShapeVisitor {
public:
    virtual void visit(Circle& c) = 0;
    virtual void visit(Rectangle& r) = 0;
    virtual ~ShapeVisitor() = default;
};

// Shape
class Shape {
public:
    virtual void accept(ShapeVisitor& v) = 0;
    virtual ~Shape() = default;
};

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    void accept(ShapeVisitor& v) override { v.visit(*this); }
    double getRadius() const { return radius; }
private:
    double radius;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}
    void accept(ShapeVisitor& v) override { v.visit(*this); }
    double getWidth() const { return width; }
    double getHeight() const { return height; }
private:
    double width, height;
};

// 구체적 Visitor
class AreaCalculator : public ShapeVisitor {
public:
    void visit(Circle& c) override {
        area = 3.14159 * c.getRadius() * c.getRadius();
    }
    
    void visit(Rectangle& r) override {
        area = r.getWidth() * r.getHeight();
    }
    
    double getArea() const { return area; }
    
private:
    double area = 0;
};

int main() {
    Circle c(5.0);
    Rectangle r(4.0, 6.0);
    
    AreaCalculator calc;
    c.accept(calc);
    std::cout << "Circle area: " << calc.getArea() << '\n';
    
    r.accept(calc);
    std::cout << "Rectangle area: " << calc.getArea() << '\n';
}

std::variant + std::visit (C++17)

#include <variant>
#include <iostream>

struct Circle {
    double radius;
};

struct Rectangle {
    double width, height;
};

using Shape = std::variant<Circle, Rectangle>;

// Visitor (함수 객체)
struct AreaCalculator {
    double operator()(const Circle& c) const {
        return 3.14159 * c.radius * c.radius;
    }
    
    double operator()(const Rectangle& r) const {
        return r.width * r.height;
    }
};

int main() {
    Shape s1 = Circle{5.0};
    Shape s2 = Rectangle{4.0, 6.0};
    
    double area1 = std::visit(AreaCalculator{}, s1);
    double area2 = std::visit(AreaCalculator{}, s2);
    
    std::cout << "Circle: " << area1 << '\n';
    std::cout << "Rectangle: " << area2 << '\n';
}

실전 예시

예시 1: 여러 Visitor

#include <variant>
#include <iostream>
#include <string>

struct Circle { double radius; };
struct Rectangle { double width, height; };
struct Triangle { double base, height; };

using Shape = std::variant<Circle, Rectangle, Triangle>;

// 면적
struct AreaVisitor {
    double operator()(const Circle& c) const {
        return 3.14159 * c.radius * c.radius;
    }
    double operator()(const Rectangle& r) const {
        return r.width * r.height;
    }
    double operator()(const Triangle& t) const {
        return 0.5 * t.base * t.height;
    }
};

// 출력
struct PrintVisitor {
    void operator()(const Circle& c) const {
        std::cout << "Circle(r=" << c.radius << ")\n";
    }
    void operator()(const Rectangle& r) const {
        std::cout << "Rectangle(w=" << r.width << ", h=" << r.height << ")\n";
    }
    void operator()(const Triangle& t) const {
        std::cout << "Triangle(b=" << t.base << ", h=" << t.height << ")\n";
    }
};

int main() {
    Shape s = Circle{5.0};
    
    double area = std::visit(AreaVisitor{}, s);
    std::cout << "Area: " << area << '\n';
    
    std::visit(PrintVisitor{}, s);
}

예시 2: Lambda Visitor

#include <variant>
#include <iostream>

// overloaded helper
template<typename....Ts>
struct overloaded : Ts....{
    using Ts::operator()...;
};

template<typename....Ts>
overloaded(Ts...) -> overloaded<Ts...>;

struct Circle { double radius; };
struct Rectangle { double width, height; };

using Shape = std::variant<Circle, Rectangle>;

int main() {
    Shape s = Circle{5.0};
    
    std::visit(overloaded{
         {
            std::cout << "Circle: " << c.radius << '\n';
        },
         {
            std::cout << "Rectangle: " << r.width << "x" << r.height << '\n';
        }
    }, s);
}

예시 3: 상태 변경

#include <variant>
#include <iostream>

struct Idle {};
struct Running { int progress; };
struct Completed { int result; };

using State = std::variant<Idle, Running, Completed>;

struct StateHandler {
    void operator()(Idle&) {
        std::cout << "State: Idle\n";
    }
    
    void operator()(Running& r) {
        std::cout << "State: Running (" << r.progress << "%)\n";
        r.progress += 10;
    }
    
    void operator()(Completed& c) {
        std::cout << "State: Completed (result=" << c.result << ")\n";
    }
};

int main() {
    State state = Running{50};
    
    std::visit(StateHandler{}, state);
    std::visit(StateHandler{}, state);
}

예시 4: AST 순회

#include <variant>
#include <memory>
#include <iostream>

struct Number {
    int value;
};

struct BinaryOp {
    char op;
    std::unique_ptr<struct Expr> left;
    std::unique_ptr<struct Expr> right;
};

using ExprVariant = std::variant<Number, BinaryOp>;

struct Expr {
    ExprVariant data;
};

struct Evaluator {
    int operator()(const Number& n) const {
        return n.value;
    }
    
    int operator()(const BinaryOp& op) const {
        int l = std::visit(*this, op.left->data);
        int r = std::visit(*this, op.right->data);
        
        switch (op.op) {
        case '+': return l + r;
        case '-': return l - r;
        case '*': return l * r;
        case '/': return l / r;
        default: return 0;
        }
    }
};

전통 vs Modern

// 전통 (가상 함수)
class Visitor {
    virtual void visit(TypeA&) = 0;
    virtual void visit(TypeB&) = 0;
};

class Shape {
    virtual void accept(Visitor&) = 0;
};

// Modern (variant + visit)
using Shape = std::variant<TypeA, TypeB>;

struct Visitor {
    void operator()(TypeA&) { /* ....*/ }
    void operator()(TypeB&) { /* ....*/ }
};

std::visit(Visitor{}, shape);

자주 발생하는 문제

문제 1: 타입 추가

// 전통: 모든 Visitor 수정
class Visitor {
    virtual void visit(Circle&) = 0;
    virtual void visit(Rectangle&) = 0;
    // Triangle 추가 시 모든 Visitor 수정
};

// Modern: variant만 수정
using Shape = std::variant<Circle, Rectangle, Triangle>;

문제 2: 반환 값

// ✅ 반환 값
struct AreaVisitor {
    double operator()(const Circle& c) const {
        return 3.14159 * c.radius * c.radius;
    }
};

double area = std::visit(AreaVisitor{}, shape);

문제 3: 상태

// Visitor에 상태
struct Counter {
    int count = 0;
    
    void operator()(const Circle&) { ++count; }
    void operator()(const Rectangle&) { ++count; }
};

Counter counter;
for (const auto& shape : shapes) {
    std::visit(counter, shape);
}

문제 4: 순환 의존

// 전방 선언 + unique_ptr
struct Expr;

struct BinaryOp {
    std::unique_ptr<Expr> left;
    std::unique_ptr<Expr> right;
};

struct Expr {
    std::variant<Number, BinaryOp> data;
};

사용 시기

• 전통 Visitor: 타입 고정, 다형성 필요
• std::variant + std::visit: 타입 제한적, 성능 중요, 모던 C++

FAQ

Q1: Visitor Pattern?

A: 더블 디스패치 패턴.

Q2: 용도?

A: 타입별 처리.

Q3: std::visit?

A: C++17 variant 방문.

Q4: 장점?

A: 타입 안전, 확장성.

Q5: 단점?

A: 타입 추가 시 수정 필요.

Q6: 학습 리소스는?

A:

• “Design Patterns”
• “C++17 STL”
• cppreference.com

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심화 부록: 구현·운영 관점

이 부록은 앞선 본문에서 다룬 주제(「C++ Visitor Pattern | ‘방문자 패턴’ 가이드」)를 구현·런타임·운영 관점에서 다시 압축합니다. 도메인별 세부 구현은 글마다 다르지만, 입력 검증 → 핵심 연산 → 부작용(I/O·네트워크·동시성) → 관측의 흐름으로 장애를 나누면 원인 추적이 빨라집니다.

내부 동작과 핵심 메커니즘

flowchart TD
  A[입력·요청·이벤트] --> B[파싱·검증·디코딩]
  B --> C[핵심 연산·상태 전이]
  C --> D[부작용: I/O·네트워크·동시성]
  D --> E[결과·관측·저장]

sequenceDiagram
  participant C as 클라이언트/호출자
  participant B as 경계(런타임·게이트웨이·프로세스)
  participant D as 의존성(API·DB·큐·파일)
  C->>B: 요청/이벤트
  B->>D: 조회·쓰기·RPC
  D-->>B: 지연·부분 실패·재시도 가능
  B-->>C: 응답 또는 오류(코드·상관 ID)

• 불변 조건(Invariant): 버퍼 경계, 프로토콜 상태, 트랜잭션 격리, FD 상한 등 단계별로 문장으로 적어 두면 디버깅 비용이 줄어듭니다.
• 결정성: 순수 층과 시간·네트워크·스케줄에 의존하는 층을 분리해야 테스트와 장애 분석이 쉬워집니다.
• 경계 비용: 직렬화, 인코딩, syscall 횟수, 락 경합, 할당·GC, 캐시 미스를 의심 목록에 둡니다.
• 백프레셔: 생산자가 소비자보다 빠를 때 버퍼·큐·스트림에서 속도를 줄이는 신호를 어디에 둘지 정의합니다.

프로덕션 운영 패턴

영역	운영 관점 질문
관측성	요청 단위 상관 ID, 에러율·지연 p95/p99, 의존성 타임아웃·재시도가 대시보드에 보이는가
안전성	입력 검증·권한·비밀·감사 로그가 코드 경로마다 일관적인가
신뢰성	재시도는 멱등 연산에만 적용되는가, 서킷 브레이커·백오프·DLQ가 있는가
성능	캐시·배치 크기·커넥션 풀·인덱스·백프레셔가 데이터 규모에 맞는가
배포	롤백 룬북, 카나리/블루그린, 마이그레이션·피처 플래그가 문서화되어 있는가
용량	피크 트래픽·디스크·FD·스레드 풀 상한을 주기적으로 검증하는가

스테이징은 데이터 양·네트워크 RTT·동시성을 프로덕션에 가깝게 맞출수록 재현율이 올라갑니다.

확장 예시: 엔드투엔드 미니 시나리오

앞선 본문 주제(「C++ Visitor Pattern | ‘방문자 패턴’ 가이드」)를 배포·운영 흐름에 맞춰 옮긴 체크리스트입니다. 도메인에 맞게 단계 이름만 바꿔 적용할 수 있습니다.

1. 입력 계약 고정: 스키마·버전·최대 페이로드·타임아웃·에러 코드를 경계에 둔다.
2. 핵심 경로 계측: 요청 ID, 단계별 지연, 외부 호출 결과 코드를 로그·메트릭·트레이스에서 한 흐름으로 본다.
3. 실패 주입: 의존성 타임아웃·5xx·부분 데이터·락 대기를 스테이징에서 재현한다.
4. 호환·롤백: 설정/마이그레이션/클라이언트 버전을 되돌릴 수 있는지 확인한다.
5. 부하 후 검증: 피크 대비 p95/p99, 에러율, 리소스 상한, 알림 임계값을 점검한다.

handle(request):
  ctx = newCorrelationId()
  validated = validateSchema(request)
  authorize(validated, ctx)
  result = domainCore(validated)
  persistOrEmit(result, idempotentKey)
  recordMetrics(ctx, latency, outcome)
  return result

문제 해결(Troubleshooting)

증상	가능 원인	조치
간헐적 실패	레이스, 타임아웃, 외부 의존성, DNS	최소 재현 스크립트, 분산 트레이스·로그 상관관계, 재시도·서킷 설정 점검
성능 저하	N+1, 동기 I/O, 락 경합, 과도한 직렬화, 캐시 미스	프로파일러·APM으로 핫스팟 확인 후 한 가지씩 제거
메모리 증가	캐시 무제한, 구독/리스너 누수, 대용량 버퍼, 커넥션 미반납	상한·TTL·힙/FD 스냅샷 비교
빌드·배포만 실패	환경 변수, 권한, 플랫폼 차이, lockfile	CI 로그와 로컬 diff, 런타임·이미지 버전 핀
설정 불일치	프로필·시크릿·기본값, 리전	스키마 검증된 설정 단일 소스와 배포 매트릭스 표준화
데이터 불일치	비멱등 재시도, 부분 쓰기, 캐시 무효화 누락	멱등 키·아웃박스·트랜잭션 경계 재검토

권장 순서: (1) 최소 재현 (2) 최근 변경 범위 축소 (3) 환경·의존성 차이 (4) 관측으로 가설 검증 (5) 수정 후 회귀·부하 테스트.

배포 전에는 git add → git commit → git push 후 npm run deploy 순서를 권장합니다.

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