Тип стирающий, тип стирающий, `любые` вопросы?
Итак, предположим, что я хочу набрать стирание, используя стирание типа.
Я могу создать псевдо-методы для вариантов, которые включают естественный:
pseudo_method print = [](auto&& self, auto&& os){ os << self; };
std::variant<A,B,C> var = // create a variant of type A B or C
(var->*print)(std::cout); // print it out without knowing what it is
Мой вопрос, как мне расширить это до std::any?
Это не может быть сделано "в сыром". Но в тот момент, когда мы назначаем / построить std::any у нас есть информация о типе, нам нужно.
Таким образом, в теории, дополненная any:
template<class...OperationsToTypeErase>
struct super_any {
std::any data;
// or some transformation of OperationsToTypeErase?
std::tuple<OperationsToTypeErase...> operations;
// ?? what for ctor/assign/etc?
};
может каким-то образом автоматически перепривязать некоторый код так, чтобы синтаксис вышеуказанного типа работал.
В идеале это было бы так же кратко в использовании, как вариант варианта.
template<class...Ops, class Op,
// SFINAE filter that an op matches:
std::enable_if_t< std::disjunction< std::is_same<Ops, Op>... >{}, int>* =nullptr
>
decltype(auto) operator->*( super_any<Ops...>& a, any_method<Op> ) {
return std::get<Op>(a.operations)(a.data);
}
Теперь я могу сохранить это в типе, но разумно использовать лямбда-синтаксис для простоты?
В идеале я хочу:
any_method<void(std::ostream&)> print =
[](auto&& self, auto&& os){ os << self; };
using printable_any = make_super_any<&print>;
printable_any bob = 7; // sets up the printing data attached to the any
int main() {
(bob->*print)(std::cout); // prints 7
bob = 3.14159;
(bob->*print)(std::cout); // prints 3.14159
}
или похожий синтаксис. Это невозможно? Неосуществимым? Легко?
2 ответа
Это решение, которое использует C++14 и boost::any, так как у меня нет компилятора C++17.
Синтаксис, который мы в итоге получаем:
const auto print =
make_any_method<void(std::ostream&)>([](auto&& p, std::ostream& t){ t << p << "\n"; });
super_any<decltype(print)> a = 7;
(a->*print)(std::cout);
что почти оптимально. С тем, что я считаю простыми изменениями в C++17, это должно выглядеть так:
constexpr any_method<void(std::ostream&)> print =
[](auto&& p, std::ostream& t){ t << p << "\n"; };
super_any<&print> a = 7;
(a->*print)(std::cout);
В C++17 я бы улучшил это, взяв auto*... указателей на any_method вместо decltype шум.
Наследование публично от any немного рискованно, как будто кто-то берет any с вершины и изменяет его, tuple из any_method_data будет устаревшим Вероятно, мы должны просто подражать всему any интерфейс, а не наследовать публично.
@dyp написал подтверждение концепции в комментариях к ОП. Это основано на его работе, очищенной ценностно-семантической boost::any) добавил. Решение @ cpplearner, основанное на указателях, использовалось для его сокращения (спасибо!), а затем я добавил оптимизацию vtable.
Сначала мы используем тег для передачи типов:
template<class T>struct tag_t{constexpr tag_t(){};};
template<class T>constexpr tag_t<T> tag{};
Этот класс черты получает подпись, сохраненную с any_method:
Это создает тип указателя на функцию и фабрику для указанных указателей на функцию, учитывая any_method:
template<class any_method, class Sig=any_sig_from_method<any_method>>
struct any_method_function;
template<class any_method, class R, class...Args>
struct any_method_function<any_method, R(Args...)>
{
using type = R(*)(boost::any&, any_method const*, Args...);
template<class T>
type operator()( tag_t<T> )const{
return [](boost::any& self, any_method const* method, Args...args) {
return (*method)( boost::any_cast<T&>(self), decltype(args)(args)... );
};
}
};
Теперь мы не хотим хранить указатель функции для каждой операции в нашем super_any, Таким образом, мы объединяем указатели функций в vtable:
template<class...any_methods>
using any_method_tuple = std::tuple< typename any_method_function<any_methods>::type... >;
template<class...any_methods, class T>
any_method_tuple<any_methods...> make_vtable( tag_t<T> ) {
return std::make_tuple(
any_method_function<any_methods>{}(tag<T>)...
);
}
template<class...methods>
struct any_methods {
private:
any_method_tuple<methods...> const* vtable = 0;
template<class T>
static any_method_tuple<methods...> const* get_vtable( tag_t<T> ) {
static const auto table = make_vtable<methods...>(tag<T>);
return &table;
}
public:
any_methods() = default;
template<class T>
any_methods( tag_t<T> ): vtable(get_vtable(tag<T>)) {}
any_methods& operator=(any_methods const&)=default;
template<class T>
void change_type( tag_t<T> ={} ) { vtable = get_vtable(tag<T>); }
template<class any_method>
auto get_invoker( tag_t<any_method> ={} ) const {
return std::get<typename any_method_function<any_method>::type>( *vtable );
}
};
мы могли бы специализировать это для случаев, когда vtable невелик (например, 1 элемент), и использовать прямые указатели, хранящиеся в классе в этих случаях для эффективности.
Теперь мы начинаем super_any, я использую super_any_t сделать заявление super_any немного проще
template<class...methods>
struct super_any_t;
Это ищет методы, которые super any поддерживает для SFINAE:
template<class super_any, class method>
struct super_method_applies : std::false_type {};
template<class M0, class...Methods, class method>
struct super_method_applies<super_any_t<M0, Methods...>, method> :
std::integral_constant<bool, std::is_same<M0, method>{} || super_method_applies<super_any_t<Methods...>, method>{}>
{};
Это указатель псевдо-метода, как print, что мы создаем глобально и const LY.
Мы храним объект, с которым мы строим это внутри any_method, Обратите внимание, что если вы сконструируете его с не лямбда-нитью, вещи могут стать волосатыми, как это any_method используется как часть механизма отправки.
template<class Sig, class F>
struct any_method {
using signature=Sig;
private:
F f;
public:
template<class Any,
// SFINAE testing that one of the Anys's matches this type:
std::enable_if_t< super_method_applies< std::decay_t<Any>, any_method >{}, int>* =nullptr
>
friend auto operator->*( Any&& self, any_method const& m ) {
// we don't use the value of the any_method, because each any_method has
// a unique type (!) and we check that one of the auto*'s in the super_any
// already has a pointer to us. We then dispatch to the corresponding
// any_method_data...
return [&self, invoke = self.get_invoker(tag<any_method>), m](auto&&...args)->decltype(auto)
{
return invoke( decltype(self)(self), &m, decltype(args)(args)... );
};
}
any_method( F fin ):f(std::move(fin)) {}
template<class...Args>
decltype(auto) operator()(Args&&...args)const {
return f(std::forward<Args>(args)...);
}
};
Заводской метод, не необходимый в C++17, я считаю:
template<class Sig, class F>
any_method<Sig, std::decay_t<F>>
make_any_method( F&& f ) {
return {std::forward<F>(f)};
}
Это дополненная any, Это как any и содержит набор указателей на функции стирания типа, которые меняются всякий раз, когда содержится any делает:
template<class... methods>
struct super_any_t:boost::any, any_methods<methods...> {
private:
template<class T>
T* get() { return boost::any_cast<T*>(this); }
public:
template<class T,
std::enable_if_t< !std::is_same<std::decay_t<T>, super_any_t>{}, int>* =nullptr
>
super_any_t( T&& t ):
boost::any( std::forward<T>(t) )
{
using dT=std::decay_t<T>;
this->change_type( tag<dT> );
}
super_any_t()=default;
super_any_t(super_any_t&&)=default;
super_any_t(super_any_t const&)=default;
super_any_t& operator=(super_any_t&&)=default;
super_any_t& operator=(super_any_t const&)=default;
template<class T,
std::enable_if_t< !std::is_same<std::decay_t<T>, super_any_t>{}, int>* =nullptr
>
super_any_t& operator=( T&& t ) {
((boost::any&)*this) = std::forward<T>(t);
using dT=std::decay_t<T>;
this->change_type( tag<dT> );
return *this;
}
};
Потому что мы храним any_method как const объекты, это делает создание super_any немного проще:
template<class...Ts>
using super_any = super_any_t< std::remove_const_t<std::remove_reference_t<Ts>>... >;
Тестовый код:
const auto print = make_any_method<void(std::ostream&)>([](auto&& p, std::ostream& t){ t << p << "\n"; });
const auto wprint = make_any_method<void(std::wostream&)>([](auto&& p, std::wostream& os ){ os << p << L"\n"; });
const auto wont_work = make_any_method<void(std::ostream&)>([](auto&& p, std::ostream& t){ t << p << "\n"; });
struct X {};
int main()
{
super_any<decltype(print), decltype(wprint)> a = 7;
super_any<decltype(print), decltype(wprint)> a2 = 7;
(a->*print)(std::cout);
(a->*wprint)(std::wcout);
// (a->*wont_work)(std::cout);
double d = 4.2;
a = d;
(a->*print)(std::cout);
(a->*wprint)(std::wcout);
(a2->*print)(std::cout);
(a2->*wprint)(std::wcout);
// a = X{}; // generates an error if you try to store a non-printable
}
Сообщение об ошибке при попытке сохранить непечатный struct X{}; внутри super_any кажется разумным, по крайней мере, на лязг
main.cpp:150:87: error: invalid operands to binary expression ('std::ostream' (aka 'basic_ostream<char>') and 'X') const auto x0 = make_any_method<void(std::ostream&)>([](auto&& p, std::ostream& t){ t << p << "\n"; });
это происходит в тот момент, когда вы пытаетесь назначить X{} в super_any<decltype(x0)>,
Структура any_method достаточно совместим с pseudo_method это действует аналогично для вариантов, которые они, вероятно, могут быть объединены.
Я использовал здесь vtable вручную, чтобы сохранить затраты на стирание типа до 1 указателя на super_any, Это добавляет стоимость перенаправления к каждому вызову any_method. Мы могли бы хранить указатели прямо в super_any очень легко, и нетрудно сделать этот параметр super_any, В любом случае, в случае 1 стертого метода, мы должны просто сохранить его напрямую.
Два разных any_method одного типа (скажем, оба содержат указатель на функцию) порождают один и тот же тип super_any, Это вызывает проблемы при поиске.
Различать их немного сложно. Если мы изменили super_any принять auto* any_method мы могли бы связать все идентичного типа any_method s в кортеже vtable, затем выполните линейный поиск подходящего указателя, если их больше 1. Компилятор должен оптимизировать линейный поиск, если вы не делаете что-то безумное, как передача ссылки или указателя на конкретный any_method мы используем.
Однако это выходит за рамки этого ответа; наличия этого улучшения пока достаточно.
Кроме того, ->* можно взять указатель (или даже ссылку!) на левой стороне, позволяя ему обнаружить это и передать его лямбде. Это может сделать его действительно "любым методом", так как он работает с вариантами, super_anys и указателями с этим методом.
С небольшим if constexpr работать, лямбда может переходить на выполнение ADL или вызова метода в каждом случае.
Это должно дать нам:
(7->*print)(std::cout);
((super_any<&print>)(7)->*print)(std::cout); // C++17 version of above syntax
((std::variant<int, double>{7})->*print)(std::cout);
int* ptr = new int(7);
(ptr->*print)(std::cout);
(std::make_unique<int>(7)->*print)(std::cout);
(std::make_shared<int>(7)->*print)(std::cout);
с any_method просто "делать правильные вещи" (который питает ценность std::cout <<).
Вот мое решение. Он выглядит короче, чем у Якка, и не использует std::aligned_storage и размещение новых. Кроме того, он поддерживает сохраняющие состояние и локальные функторы (что подразумевает невозможность записи super_any<&print>, поскольку print может быть локальной переменной).
any_method:
template<class F, class Sig> struct any_method;
template<class F, class Ret, class... Args> struct any_method<F,Ret(Args...)> {
F f;
template<class T>
static Ret invoker(any_method& self, boost::any& data, Args... args) {
return self.f(boost::any_cast<T&>(data), std::forward<Args>(args)...);
}
using invoker_type = Ret (any_method&, boost::any&, Args...);
};
make_any_method:
template<class Sig, class F>
any_method<std::decay_t<F>,Sig> make_any_method(F&& f) {
return { std::forward<F>(f) };
}
super_any:
template<class...OperationsToTypeErase>
struct super_any {
boost::any data;
std::tuple<typename OperationsToTypeErase::invoker_type*...> operations = {};
template<class T, class ContainedType = std::decay_t<T>>
super_any(T&& t)
: data(std::forward<T>(t))
, operations((OperationsToTypeErase::template invoker<ContainedType>)...)
{}
template<class T, class ContainedType = std::decay_t<T>>
super_any& operator=(T&& t) {
data = std::forward<T>(t);
operations = { (OperationsToTypeErase::template invoker<ContainedType>)... };
return *this;
}
};
оператор ->*:
template<class...Ops, class F, class Sig,
// SFINAE filter that an op matches:
std::enable_if_t< std::disjunction< std::is_same<Ops, any_method<F,Sig>>... >{}, int> = 0
>
auto operator->*( super_any<Ops...>& a, any_method<F,Sig> f) {
auto fptr = std::get<typename any_method<F,Sig>::invoker_type*>(a.operations);
return [fptr,f, &a](auto&&... args) mutable {
return fptr(f, a.data, std::forward<decltype(args)>(args)...);
};
}
Использование:
#include <iostream>
auto print = make_any_method<void(std::ostream&)>(
[](auto&& self, auto&& os){ os << self; }
);
using printable_any = super_any<decltype(print)>;
printable_any bob = 7; // sets up the printing data attached to the any
int main() {
(bob->*print)(std::cout); // prints 7
bob = 3.14159;
(bob->*print)(std::cout); // prints 3.14159
}