container - std any c++



Тип стирающий, тип стирающий, `любые` вопросы? (2)

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, что никогда не будет возможности написать super_any<&print> , так как 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
}

Live

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 на std::any ?

Это не может быть сделано "в сыром". Но в тот момент, когда мы назначаем / конструируем std::any у нас есть информация о типе, которая нам нужна.

Итак, по идее, дополненный 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 как-то 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?


Answer #1

Это решение, которое использует C ++ 14 и boost::any , поскольку 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, приняв auto*... указателей на any_method вместо шума decltype .

Открытое наследование от any немного рискованно, так как если кто-то возьмет any из верхней части и модифицирует его, tuple any_method_data будет устаревшим. Вероятно, мы должны просто имитировать весь интерфейс, а не наследовать публично.

@dyp написал подтверждение концепции в комментариях к ОП. Это основано на его работе, очищено с добавленной семантикой значения (украдено из boost::any ). Решение @ cpplearner, основанное на указателях, было использовано 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 помощью any_method :

Это создает тип указателя на функцию и фабрику для указанных указателей на функцию с помощью 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 является маленьким (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 чтобы сделать объявление 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, такой как print , который мы создаем глобально и постоянно.

Мы храним объект, с которым строим это, внутри any_method . Обратите внимание, что если вы any_method его с не-лямбда-выражением, вещи могут стать волосатыми, так как тип этого any_method используется как часть механизма диспетчеризации.

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 дополненный any . Это и any , и он содержит набор указателей на функции стирания типов, которые меняются всякий раз, когда содержится в any :

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;
  }  
};

Поскольку мы храним any_method как any_method объекты, это делает 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
}

живой пример .

Сообщение об ошибке при попытке сохранить непечатаемую struct X{}; внутри super_any кажется разумным, по крайней мере, на Clang:

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 присвоить X{} в super_any<decltype(x0)> .

Структура any_method достаточно совместима с pseudo_method который действует аналогично для вариантов, которые они, вероятно, могут объединить.

Я использовал vtable вручную, чтобы сохранить затраты на стирание типа до 1 указателя на super_any . Это добавляет стоимость перенаправления к каждому вызову any_method. Мы super_any очень легко хранить указатели непосредственно в super_any , и было бы нетрудно сделать это параметром для super_any . В любом случае, в случае 1 стертого метода, мы должны просто сохранить его напрямую.

Два разных типа 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 на auto* any_method , мы могли бы auto* any_method все идентичные типы any_method в кортеж vtable, а затем выполнить линейный поиск совпадающего указателя, если их больше 1. Линейный поиск должен быть оптимизирован компилятором, если вы не делаете что-то сумасшедшее, например, передаете ссылку или указатель на конкретный any_method мы используем

Однако это выходит за рамки этого ответа; наличия этого улучшения пока достаточно.

Кроме того, можно добавить ->* который принимает 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.

Немного if constexpr , лямбда может if constexpr 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 "делает правильные вещи" (который any_method значение в std::cout << ).





stdany