一个类似 std::访问的函数，用于访问多态类型

A std::visit-like function for visiting over polymorphic types

本文关键字：访问 函数 用于 类型 多态 std 一个      更新时间：2023-10-16

我最近一直在尝试C++17的std::variant和std::visit，我发现它非常强大。 我特别喜欢在几个变体对象上创建访客模式的能力。 以下是我的意思的一个例子：

std::variant<int, float, char> v1 { 's' };
std::variant<int, float, char> v2 { 10 };
std::visit(overloaded{
[](int a, int b) { },
[](int a, float b) { },
[](int a, char b) { },
[](float a, int b) { },
[](auto a, auto b) { }, // << default!
}, v1, v2);

有关完整详细信息，请参阅 https://www.bfilipek.com/2018/09/visit-variants.html。 鉴于此，我想知道是否有可能基于多态类型而不是变体对象编写类似的代码。

考虑一个场景，我们使用动态多态性和父对象来编写通用接口。 然后我们要实现依赖于几种多态类型的某个功能，即

void fun(IFoo* ptr_foo, IBar* ptr_bar) {
{
Foo1* child_foo = dynamic_cast<Foo1*>(ptr_foo);
Bar1* child_bar = dynamic_cast<Bar1*>(ptr_bar);
if(child_foo && child_bar) { return fun(child_foo, child_bar) }
}
// ... other cases
{
Foo1* child_foo = dynamic_cast<Foo1*>(ptr_foo);
BarN* child_bar = dynamic_cast<BarN*>(ptr_bar);
if(child_foo && child_bar) { return fun(child_foo, child_bar) }
}
// ... other cases
{
FooN* child_foo = dynamic_cast<FooN*>(ptr_foo);
BarN* child_bar = dynamic_cast<BarN*>(ptr_bar);
if(child_foo && child_bar) { return fun(child_foo, child_bar) }
}
throw std::runtime_error{};
}

我知道以上情况远非最佳，但只是试图使场景尽可能清晰。

在这种情况下，使用虚拟函数进行fun似乎并不简单，因为它取决于两个输入的类型。 此外，我们试图避免使用这些功能的虚拟方法， 因为我们更喜欢保持IFoo的界面或IBar这些外部函数的不可知性。

对于访问函数的多个输入对象，使用访问者模式似乎也不合理。

最简单的方法似乎是使用我上面展示的示例实现dynamic_cast， 但是，当我们从 1 个输入增加到 N 个输入时，要写入的案例数量会迅速增加。 不过，上面的std::variant+std::visit方法非常简洁明了地涵盖了这种情况。

总结一下，我们的约束/要求是：

  • 将多个多态对象作为输入的访问者模式
  • 非关键运行时性能(因此说使用dynamic_cast就可以了(
  • 具有最少的样板，类似于std::visit方法

这可能吗？

我正在考虑编写一个可变递归模板化函数，类似于std::visit， 这将自动生成要检查的所有类型案例。 使用示例如下：visitPolymorphic<tuple<Foo1, Foo2>,tuple<Bar1, Bar2, Bar3>>(ptr_foo, ptr_bar)这将在不同的模板输入类型上，并调度正确的调用。

对此有什么想法吗？

你也可以在那里使用std::variant：

struct Foo1;
struct Foo2;
struct Foo3;
using FooVariant = std::variant<Foo1*, Foo2*, Foo3*>;
struct IFoo
{
virtual ~IFoo() = default;
FooVariant AsVariant() = 0;
// ...
};
struct Foo1 : IFoo
{
FooVariant AsVariant() override { return this;}
// ...
};
// Same for FooX
struct Bar1;
struct Bar2;
struct Bar3;
using BarVariant = std::variant<Bar1*, Bar2*, Bar3*>;
struct IBar
{
virtual ~IBar() = default;
BarVariant AsVariant() = 0;
// ...
};
struct Bar1 : IBar
{
BarVariant AsVariant() override { return this;}
// ...
};
// Same for BarX

然后

void fun(IFoo& foo, IBar& bar) {
std::visit(overloaded{
[](Foo1* a, Bar1* b) { /*..*/ },
[](Foo2* a, Bar2* b) { /*..*/ },
[](Foo3* a, auto* b) { /*..*/ },
[](auto* a, auto* b) { /*..*/ }, // << default!
},
foo.AsVariant(), bar.AsVariant()
);
}

如果您不希望在界面中使用虚拟AsVariant()(但使用dynamic_cast(，您可能仍然有空闲功能：

FooVariant AsVariant(IFoo& foo)
{
if (auto* p = dynamic_cast<Foo1*>(&foo)) {
return p;
}
if (auto* p = dynamic_cast<Foo2*>(&foo)) {
return p;
}
if (auto* p = dynamic_cast<Foo3*>(&foo)) {
return p;
}
throw std::runtime_error("Invalid type");
}
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