¿Cómo boost::variant permite constantes de cadena?

Question

Así que he estado jugando con listas tipográficas y, vaya, son interesantes.Una de las cosas que quería hacer era intentar implementar mi propia variant clase simplemente como un experimento en educación sobre cómo funcionan las listas tipográficas y cómo pueden ser útiles.Así es como se ve mi código actualmente:

#include <cstddef>
#include <typeinfo>

#ifndef VARIANT_H_
#define VARIANT_H_

struct NullType {};

template <class T, class U>
struct TypeList {
    typedef T Head;
    typedef U Tail;
};

#define TYPELIST_1(T1)                                 TypeList<T1, NullType> 
#define TYPELIST_2(T1, T2)                             TypeList<T1, TYPELIST_1(T2) > 
#define TYPELIST_3(T1, T2, T3)                         TypeList<T1, TYPELIST_2(T2, T3) > 
#define TYPELIST_4(T1, T2, T3, T4)                     TypeList<T1, TYPELIST_3(T2, T3, T4) > 
#define TYPELIST_5(T1, T2, T3, T4, T5)                 TypeList<T1, TYPELIST_4(T2, T3, T4, T5) > 
#define TYPELIST_6(T1, T2, T3, T4, T5, T6)             TypeList<T1, TYPELIST_5(T2, T3, T4, T5, T6) >
#define TYPELIST_7(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7)         TypeList<T1, TYPELIST_6(T2, T3, T4, T5, T6, T7) > 
#define TYPELIST_8(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8)     TypeList<T1, TYPELIST_7(T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) > 
#define TYPELIST_9(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9) TypeList<T1, TYPELIST_8(T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9) >

namespace util {

    namespace {
        template <class TL>                 struct MaxSize;
        template <class TL>                 struct Length;
        template <class TL, class T>        struct IndexOf;
        template <class TL, unsigned int i> struct TypeAt;

        template <>
        struct MaxSize<NullType> {
            static const size_t value = 0;
        };

        template <class Head, class Tail>
        struct MaxSize<TypeList<Head, Tail> > {
            static const size_t value = (sizeof(Head) > MaxSize<Tail>::value) ? sizeof(Head) : MaxSize<Tail>::value;
        };

        template <>
        struct Length<NullType> {
            enum { value = 0 };
        };

        template <class Head, class Tail>
        struct Length<TypeList<Head, Tail> > {
            enum { value = 1 + Length<Tail>::value };
        };

        template <class T>
        struct IndexOf<NullType, T> {
            enum { value = -1 };
        };

        template <class Tail, class T>
        struct IndexOf<TypeList<T, Tail>, T> {
            enum { value = 0 };
        };

        template <class Head, class Tail, class T>
        struct IndexOf<TypeList<Head, Tail>, T> {
            enum { value = (IndexOf<Tail, T>::value == -1) ? -1 : 1 + IndexOf<Tail, T>::value };
        };

        template <class Head, class Tail>
        struct TypeAt<TypeList<Head, Tail>, 0> {
            typedef Head type;
        };

        template <class Head, class Tail, unsigned int i>
        struct TypeAt<TypeList<Head, Tail>, i> {
            typedef typename TypeAt<Tail, i - 1>::type type;
        };
    }

    template <class TL>
    class variant;

    template<class U, class TL> 
    U *get(variant<TL> *v);

    template<class U, class TL> 
    const U *get(const variant<TL> *v);

    template<class U, class TL> 
    U &get(variant<TL> &v);

    template<class U, class TL> 
    const U &get(const variant<TL> &v);

    // this stuff is a visitation pattern used to make sure
    // that contained objects get properly destroyed
    namespace {
        template <class TL>
        struct apply_visitor;

        struct destroy_visitor {
            template <class T>
            void operator()(T *p) {
                p->~T();
            }
        };

        template <class H, class T>
        struct visitor_impl {
            template <class U, class Pred>
            static void visit(U *p, Pred pred) {
                if(H *x = get<H>(p)) {
                    pred(x);
                } else {
                    apply_visitor<T>::visit(p, pred);
                }
            }
        };

        template <class H>
        struct visitor_impl<H, NullType> {
            template <class U, class Pred>
            static void visit(U *p, Pred pred) {
                if(H *x = get<H>(p)) {
                    pred(x);
                } else {
                    throw std::bad_cast();
                }
            }
        };

        template <class TL>
        struct apply_visitor {
            typedef typename TL::Head H;
            typedef typename TL::Tail T;

            template <class U, class Pred>
            static void visit(U *p, Pred pred) {
                visitor_impl<H, T>::visit(p, pred);
            }
        };
    }

    template <class TL>
    class variant {
        template<class U, class X> friend U *get(variant<X> *v);
        template<class U, class X> friend const U *get(const variant<X> *v);
        template<class U, class X> friend U &get(variant<X> &v);
        template<class U, class X> friend const U &get(const variant<X> &v);

    public :            
        variant() : type_index_(0){
            new (&storage_) typename TypeAt<TL, 0>::type();
        }

        ~variant() {
            apply_visitor<TL>::visit(this, destroy_visitor());
        }

        template <class T>
        variant(const T &x) : type_index_(IndexOf<TL, T>::value) {
            typedef typename TypeAt<TL, IndexOf<TL, T>::value>::type value_type;
            new (&storage_) value_type(x);
        }

        template <class T>
        variant(T &x) : type_index_(IndexOf<TL, T>::value) {
            typedef typename TypeAt<TL, IndexOf<TL, T>::value>::type value_type;
            new (&storage_) value_type(x);
        }

        template <class T>
        variant &operator=(const T &rhs) {
            variant(rhs).swap(*this);
            return *this;
        }

        variant &operator=(const variant &rhs) {
            variant(rhs).swap(*this);
            return *this;
        }

    public:
        void swap(variant &other) {
            using std::swap;
            swap(storage_, other.storage_);
            swap(type_index_, other.type_index_);
        }

    private:
        template <class T>
        const T &get_ref() const {
            typedef typename TypeAt<TL, IndexOf<TL, T>::value>::type value_type;

            if(IndexOf<TL, T>::value != type_index_) {
                throw std::bad_cast();
            }

            return *reinterpret_cast<const value_type *>(&storage_);
        }

        template <class T>
        T &get_ref() {
            typedef typename TypeAt<TL, IndexOf<TL, T>::value>::type value_type;

            if(IndexOf<TL, T>::value != type_index_) {
                throw std::bad_cast();
            }

            return *reinterpret_cast<value_type *>(&storage_);
        }

        template <class T>
        const T *get_ptr() const {
            typedef typename TypeAt<TL, IndexOf<TL, T>::value>::type value_type;

            if(IndexOf<TL, T>::value != type_index_) {
                return 0;
            }

            return reinterpret_cast<const value_type *>(&storage_);
        }

        template <class T>
        T *get_ptr() {
            typedef typename TypeAt<TL, IndexOf<TL, T>::value>::type value_type;

            if(IndexOf<TL, T>::value != type_index_) {
                return 0;
            }

            return reinterpret_cast<value_type *>(&storage_);
        }

    public:
        int which() const {
            return type_index_;
        }

        bool empty() const {
            return false;
        }

        const std::type_info &type() const;

    private:
        struct { unsigned char buffer_[MaxSize<TL>::value]; } storage_;
        int                                                   type_index_;
    };

    // accessors
    template<class U, class TL> 
    U *get(variant<TL> *v) {
        return v->template get_ptr<U>();
    }

    template<class U, class TL> 
    const U *get(const variant<TL> *v) {
        return v->template get_ptr<U>();
    }

    template<class U, class TL> 
    U &get(variant<TL> &v) {
        return v.template get_ref<U>();
    }

    template<class U, class TL> 
    const U &get(const variant<TL> &v) {
        return v.template get_ref<U>();
    }
}

#endif

¡Y esto funciona muy bien!Puedo escribir cosas como las siguientes y funciona muy bien:

typedef util::variant<TYPELIST_3(std::string, int, double)> variant;
variant x = std::string("hello world");
variant y = 10;
variant z = 123.45;

std::cout << util::get<std::string>(x) << std::endl;
std::cout << util::get<int>(y) << std::endl;
std::cout << util::get<double>(z) << std::endl;

Y todo funciona como se esperaba :-).Aquí está mi pregunta.Con boost::variant Puedo escribir lo siguiente sin problemas:

boost::variant<int, std::string> v = "hello world";

Con mi versión, si escribo de manera similar:

util::variant<TYPELIST_2(int, std::string)> v = "hello world";

Recibo un error como este:

variant.hpp: In instantiation of 'util::<unnamed>::TypeAt<TypeList<std::basic_string<char>, NullType>, 4294967294u>':
variant.hpp:76:47:   instantiated from 'util::<unnamed>::TypeAt<TypeList<int, TypeList<std::basic_string<char>, NullType> >, 4294967295u>'
variant.hpp:161:61:   instantiated from 'util::variant<TL>::variant(const T&) [with T = char [12], TL = TypeList<int, TypeList<std::basic_string<char>, NullType> >]'
test.cc:27:50:   instantiated from here
variant.hpp:76:47: error: invalid use of incomplete type 'struct util::<unnamed>::TypeAt<NullType, 4294967293u>'
variant.hpp:32:46: error: declaration of 'struct util::<unnamed>::TypeAt<NullType, 4294967293u>'

Básicamente, no puede encontrar char[12] en la lista de tipos en variante.Lo cual tiene sentido ya que char[12] de hecho, no figura explícitamente como uno de los tipos...

Cómo boost::variant ¿Hacer que esto funcione tan perfectamente? Siento que es la única pieza que realmente falta en mi comprensión de cómo boost::variant obras.¿Pensamientos?

Answer 1

No quieres hacer is_convertible como sugirió otra respuesta.Básicamente, estaría reimplementando el mecanismo de conversión de C++ utilizando rasgos de tipo C++.En su lugar, puede utilizar la infraestructura de C++ que ya tiene.

La forma en que lo hace Boost es teniendo una clase con una función que toma todos los tipos que la variante puede aceptar.No estoy seguro de cómo lo hace boost exactamente con C++03, pero en la sintaxis de C++11:

template <typename First, typename... Rest>
class constructor : public constructor<Rest...>
{
  using constructor<Rest...>::construct;

  static void
  construct(variant& v, First&& value);
};

Entonces su operador = y otras funciones llaman constructor<Types...>::construct(*this, value) y si hay una conversión inequívoca entonces C++ la encuentra por usted.

Escribí una publicación de blog bastante detallada que analiza cómo funciona todo esto: http://thenewcpp.wordpress.com/2012/02/15/variadic-templates-part-3-or-how-i-wrote-a-variant-class/

Answer 2

Puede hacer uso de rasgos de tipo como is_convertible (o la versión STDLIB de C ++ 11).

Como dice el comentario de @andreas, necesita modificar un bit de su operador de constructor / asignación de plantillas, como en, no busque un tipo específico, sino para la primera coincidencia.

#include <boost/mpl/if.hpp>
#include <boost/type_traits/is_convertible.hpp>

template<class T, class TList>
struct FirstMatch;

template<class T, class Head, class Tail>
struct FirstMatch<T, TypeList<Head, Tail>>{
  static bool const is_conv = boost::is_convertible<T, Head>::value;
  typedef typename boost::mpl::if_c<is_conv, Head,
      typename FirstMatch<T, Tail>::type>::type type;
};

template<class T>
struct FirstMatch<T, NullType>{
  typedef struct ERROR_no_convertible_type_found type;
};

template<class T, class TList>
struct FirstOrExactMatch{
  static int const idx = IndexOf<TList, T>::value;
  typedef typename boost::mpl::if_c<idx != -1,
      TypeAt<TList, idx>,
      FirstMatch<T, TList>
      >::type::type type;
};

El código está no probado, pero debe funcionar (menos tipográficos).