为每个访问节点设置不同返回类型的Visitor模式实现问询

我正尝试实现Visitor设计模式，已了解其基础概念与经典实现方式，现需对该模式进行调整以满足特定需求：为每个被访问的Visitable（节点）设置专属的返回类型。

目前我看到的经典Visitor返回特定类型的实现多通过泛型完成，但这无法满足我的需求——让不同Visitable节点对应不同的返回类型。

在提问前我已查阅了以下Stack Overflow问题：

• Visitor Design Pattern - return type
• java - Return a value from Visitor
• Implementing Visitor Pattern while allowing different return types of functions——该问题提供了在Visitor内部存储状态的方案，但我不希望API调用者需要在调用visit后手动获取状态。

以下代码示例展示了我的困境：

public interface IVisitor<TReturn>
{
    TReturn Visit(VisitableClassReturnString visitableClass);

    TReturn Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass);
}

public class Visitor : IVisitor<string>
{

    public string Visit(VisitableClassReturnString visitableClass)
    {
        // 返回类型正确
        // 访问逻辑（仅为返回类型示例）
        return string.Empty;
    }

    public string Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass)
    {
        // 返回类型错误
        // 访问逻辑（仅为返回类型示例）
        return 0;
    }
}

如代码所示，我有两个不同的Visitable类（节点），在当前业务场景中访问它们需要返回不同类型的值。需注意的是，这种不同返回类型仅针对该具体Visitor实现，其他IVisitor实现的节点通常会使用相同返回类型。

单泛型无法实现该需求，请问有什么可行的实现思路？

可行实现思路 #

1. 多泛型参数定制Visitor接口 #

针对每个Visitable节点的返回类型，在Visitor接口中声明对应的泛型参数，让每个Visit方法的返回类型独立：

public interface IVisitor<TStringResult, TIntResult>
{
    TStringResult Visit(VisitableClassReturnString visitableClass);
    TIntResult Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass);
}

public class SpecificVisitor : IVisitor<string, int>
{
    public string Visit(VisitableClassReturnString visitableClass)
    {
        return "处理字符串节点的结果";
    }

    public int Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass)
    {
        return 123;
    }
}

优势：编译期类型安全，能直接检查返回类型是否匹配；局限：若Visitable节点数量较多，泛型参数会变得冗长，适合节点数量固定的场景。

2. 标记接口+模式匹配（C# 7.0+） #

定义一个空的标记接口作为所有返回结果的基类，Visitor方法统一返回该接口类型，调用方通过模式匹配获取具体结果：

// 标记接口，统一所有返回类型
public interface IVisitorResult { }

// 针对不同节点的结果封装类
public class StringResult : IVisitorResult
{
    public string Value { get; }
    public StringResult(string value) => Value = value;
}

public class IntResult : IVisitorResult
{
    public int Value { get; }
    public IntResult(int value) => Value = value;
}

// 调整后的Visitor接口
public interface IVisitor
{
    IVisitorResult Visit(VisitableClassReturnString visitableClass);
    IVisitorResult Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass);
}

public class SpecificVisitor : IVisitor
{
    public IVisitorResult Visit(VisitableClassReturnString visitableClass)
    {
        return new StringResult("字符串节点处理结果");
    }

    public IVisitorResult Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass)
    {
        return new IntResult(456);
    }
}

// 调用示例
var visitor = new SpecificVisitor();
var stringNode = new VisitableClassReturnString();
if (visitor.Visit(stringNode) is StringResult strRes)
{
    Console.WriteLine(strRes.Value);
}
var intNode = new VisitibleClassReturnInt();
if (visitor.Visit(intNode) is IntResult intRes)
{
    Console.WriteLine(intRes.Value);
}

优势：避免泛型参数爆炸，同时通过模式匹配保证类型安全，调用方无需手动管理状态；局限：需要为每个返回类型定义封装类，适合节点数量较多的场景。

3. 为特殊Visitor定制独立接口 #

如果仅少数Visitor需要不同返回类型，可以单独为其定义接口，不影响基础泛型Visitor的使用：

// 基础泛型Visitor，供大多数场景使用
public interface IBasicVisitor<TReturn>
{
    TReturn Visit(VisitableClassReturnString visitableClass);
    TReturn Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass);
}

// 针对特定需求的定制Visitor接口
public interface ISpecificVisitor
{
    string Visit(VisitableClassReturnString visitableClass);
    int Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass);
}

public class SpecificVisitor : ISpecificVisitor
{
    public string Visit(VisitableClassReturnString visitableClass)
    {
        return "字符串结果";
    }

    public int Visit(VisitibleClassReturnInt visitibleClass)
    {
        return 789;
    }
}

优势：完全定制化，不干扰其他场景的Visitor实现；局限：若特殊场景增多，会增加接口数量，适合仅个别Visitor需要特殊返回类型的情况。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者sdub0800