C/C++技巧:为多个不同的类型定义一个统一的类型

C/C++ trick: define a unified type for multiple different types?

本文关键字：类型 一个 定义 技巧 C++      更新时间：2023-10-16

我正在研究一些编译器的东西，我有多种不同的类型：

Box*
BoxedInt*
BoxedString*
...

它们基本上都是指向不同对象的指针，我想创建一个统一的类型，称为 ObjectPointer，可以表示所有这些指针类型。我倾向于使用void *因为我不想到处都有演员表。我能做什么？我可以做这样的事情吗：

typedef Box*      ObjectPointer
typedef BoxedInt* ObjectPointer
....

或者还有其他方法可以做到这一点？我只是想要这些指针的algebraic data type类似的东西。顺便说一下，我正在使用clang.

我打算将新类型ObjectPointer用作通常的类型。它不应该是一个类、结构或联合。假设我有一个函数Box* add(BoxedInt* lhs, BoxedInt rhs)更改后它应该只是ObjectPointer add(ObjectPointer lhs, ObjectPointer rhs).

在 C 中，您可以使用 union 类型，其中包含上述所有元素的指针：

union UnifiedType {
  Box* boxPtr;
  BoxedInt* boxedIntPrt;
  BoxedString* boxedStringPtr;
};

在这里查看更多。

不过，在C++中，您可以对所有描述的类型使用（如果需要，可以抽象）超类，并将它们设置为它的扩展。然后，可以根据需要使用基类指针。在这里查看更多。

class BoxedBase { /*....*/ }
class Box : public BoxedBase { /*....*/ }
class BoxedInt : public BoxedBase { /*....*/ }
class BoxedString : public BoxedBase { /*....*/ }

然后，您可以按如下方式typedef指针：

typedef BoxedBase* ObjectPointer

您不能定义"这个东西可以容纳任意数量的不相关类型"。 但是，如果关联类型（使用基类），则可以改用多态性。

class Object { ... }
class Box : public Object { ... }
class BoxedInt : public Object { ... }
...
typedef Object * ObjectPointer;

从问题描述来看，听起来您想使用模板。例如，如果您编写一个函数

template <typename T>
void ExampleFunction(T* object)
{
     //do boxy stuff
}

您可以使用您感兴趣的所有类型调用它，只要统一的函数定义有意义。你可以说ExampleFunction(ptr) ptr有什么类型，当在ExampleFunction中替换T时是有意义的。

您可以按照您的建议（即使用 void *）指向所有对象，但我只会在用尽所有其他可能性后使用此选项，因为您将不得不 void * 强制转换它并丢失所有编译器大小/类型检查（实际上是重新解释强制转换）。

编辑：例如，当您从外部源接收"已知"数据时，您可能需要使用它，该外部源没有处理器间消息等类型信息。

最好的选择是将各种 box 类进行基类，并让其他类继承它们。这通常是 c++ 中的最佳方法，因为基类指针可以指向任何派生类。您仍然需要强制转换才能访问最终类型（例如 BoxedInt），但您可以使用更安全的动态转换;通常，您可以使用某种查找函数来执行此操作，或者使用工厂模式...

解决这个问题的标准方法是多态性。所以，正如其他人所指出的，在C++你会写

class Object { ... };
class Box : public Object { ... };
class BoxedInt : public Box { ... };
class BoxedString : public Box { ... };
...

在 C 中，你可以做完全相同的事情，即使它不会避免强制转换指针的必要性：

typedef struct Object { ... } Object;
typedef struct Box { Object super; ... } Box;
typedef struct BoxedInt { Box super; ... } BoxedInt;
typedef struct BoxedString { Box super; ... } BoxedString;
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