基于编译时类型的调度答案

【问题标题】：Compile-time type based dispatch基于编译时类型的调度
【发布时间】：2010-09-13 20:00:59
【问题描述】：

遵循“现代 C++ 设计”中的技术，我正在实现一个具有各种编译时优化的持久性库。如果该变量派生自给定类，我希望能够将函数分派给模板化成员变量：

template<class T, template <class> class Manager = DefaultManager> class Data
{
private:
   T *data_;

public:
   void Dispatch()
   {
      if(SUPERSUBCLASS(Container, T))
      {
         data_->IKnowThisIsHere();
      }
      else
      {
         Manager<T>::SomeGenericFunction(data_);
      }
   }
}

其中 SUPERSUBCLASS 是用于确定对象继承的编译时宏。当然，在 T 确实从 Container 继承（或 T 是内在类型等）的所有情况下，这都会失败，因为编译器正确地抱怨 IKnowThisIsHere() 不是数据成员，即使永远不会遵循此代码路径，使用 T = int 进行预处理后如下所示：

private:
   int *data_;

public:
   void Dispatch()
   {
      if(false)
      {
         data_->IKnowThisIsHere();

编译器清楚地抱怨这段代码，即使它永远不会被执行。使用 dynamic_cast 的建议也不起作用，因为在编译时再次尝试了不可能的类型转换（例如 T=double, std::string）：

void Dispatch()
   {
      if(false)
      {
         dynamic_cast<Container*>(data_)->IKnowThisIsHere();

error: cannot dynamic_cast '((const Data<double, DefaultManager>*)this)->Data<double, DefaultManager>::data_' (of type 'double* const') to type 'class Container*' (source is not a pointer to class)
error: cannot dynamic_cast '((const Data<std::string, DefaultManager>*)this)->Da<sttad::string, DefaultManager>::data_' (of type 'struct std::string* const') to type 'class Container*' (source type is not polymorphic)

如果 T 确实从 Container 继承，我真的需要模仿（或者确实说服！）让编译器发出一组代码，如果不是，则发出另一组代码。

有什么建议吗？

【问题讨论】：

标签： c++ templates

【解决方案1】：

正如 Alexandrescu 在他的《现代 C++ 设计》一书中提出的，重载对于实现编译时调度很有用。

您可以使用这样的类在编译时将布尔值或整数转换为类型：

template <bool n>
struct int2type
{ enum { value = n}; };

以下源代码显示了一个可能的应用：

#include <iostream>

#define MACRO()   true  // <- macro used to dispatch 

template <bool n>
struct int2type
{ enum { value = n }; };

void method(int2type<false>)
{ std::cout << __PRETTY_FUNCTION__  << std::endl; }

void method(int2type<true>)
{ std::cout << __PRETTY_FUNCTION__  << std::endl; }

int
main(int argc, char *argv[])
{
    // MACRO() determines which function to call
    //

    method( int2type<MACRO()>()); 

    return 0;
}

当然，真正完成这项工作的是 MACRO() 或作为元函数的更好实现

【讨论】：

【解决方案2】：

您需要一种编译时if。然后根据 true 的情况调用一个函数。这样，编译器就不会偶然发现它无法编译的代码（因为它被安全地存储在另一个永远不会被实例化的函数模板中）。

有几种方法可以实现这样的编译时间if。最常见的是使用 SFINAE 成语：substitution failure is not an error。 Boost 的is_base_of 实际上就是这个成语的一个实例。要正确使用它，您不会将其写在 if 表达式中，而是将其用作函数的返回类型。

未经测试的代码：

void Dispatch()
{
    myfunc(data_);
}

private:

// EDIT: disabled the default case where the specialisation matched
template <typename U>
typename enable_if_c<is_base_of<Container, U>::value, U>::type myfunc(U& data_) {
    data_->IKnowThisIsHere();
}

template <typename U>
typename disable_if_c<is_base_of<Container, U>::value, U>::type myfunc(U& data_) { // default case
    Manager<U>::SomeGenericFunction(data_);
}

【讨论】：

这种方法会导致不明确的重载。当 is_base_of 元函数成功时，您应该让编译器放弃第二种方法（默认情况）。
我在代码中删除了第一个匹配时的默认大小写。不确定是否正确

【解决方案3】：

Boost traits 有一些作用：is_base_of

【讨论】：

【解决方案4】：

查看 boost 模板元编程库。此外，根据您要完成的任务查看 boost 序列化库，因为它可能已经包含您需要的内容。

【讨论】：

【解决方案5】：

不幸的是，我也经历过这种情况（它也是一个运行时调用；））如果您以与以前类似的方式传入非多态或类类型，编译器会抱怨：

error: cannot dynamic_cast '((const Data<double, DefaultManager>*)this)->Data<double, RawManager>::data_' (of type 'double* const') to type 'class Container*' (source is not a pointer to class)

或

error: cannot dynamic_cast '((const Data<std::string, DefaultRawManager>*)this)->Data<std::string, DefaultManager>::data_' (of type 'struct std::string* const') to type 'class Container*' (source type is not polymorphic)

【讨论】：

【解决方案6】：

我对“从第一原则”做这件事很感兴趣，因为这是一种教育好奇心。不过，我会看看 Boost 库。

无论如何，我认为 is_base_of 没有任何帮助 - 它与 SUPERSUBCLASS 宏完全相同...

【讨论】：