Ответ 1
Это решение, использующее С++ 14 и boost::any, поскольку у меня нет компилятора С++ 17.
Синтаксис, в результате которого мы заканчиваем:
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, как я считаю, является простым изменением С++ 17, оно 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 С++ 17 я улучшил бы это, взяв auto*... указателей на any_method вместо шума decltype.
Наследование публично из any немного рискованно, как будто кто-то берет any сверху и меняет его, tuple of any_method_data будет устаревшим. Вероятно, нам нужно просто имитировать весь интерфейс any, а не наследовать публично.
@dyp написал доказательство концепции в комментариях к OP. Это основано на его работе, очищенной смысловой семантикой (украденной от boost::any). Решение @cpplearner, основанное на указателях, использовалось для его сокращения (спасибо!), а затем я добавил оптимизацию vtable поверх этого.
Сначала мы используем тег для прохода типов:
template<class T>struct tag_t{constexpr tag_t(){};};
template<class T>constexpr tag_t<T> tag{};
Этот класс признаков получает подпись, сохраненную с помощью any_method:
Это создает тип указателя функции и factory для указанных указателей функций, учитывая 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 на одну операцию в нашем super_any. Поэтому мы объединяем указатели функций в таблицу 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 мала (например, 1 элемент) и использует для этого эффективные указатели с прямым указателем, хранящиеся в этом классе.
Теперь запустим 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 супер поддерживают 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, например print, который мы создаем глобально и const ly.
Мы храним объект, который мы построим, внутри any_method. Обратите внимание: если вы построите его с помощью не-лямбда, то может получиться волосатым, так как тип этого any_method используется как часть механизма отправки.
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 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* 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)...);
}
};
A factory метод, не нужен в С++ 17 Я верю:
template<class Sig, class F>
any_method<Sig, std::decay_t<F>>
make_any_method( F&& f ) {
return {std::forward<F>(f)};
}
Это расширенный any. Это как any, и он несет вокруг пучка указателей функции стирания типа, которые меняются всякий раз, когда содержится 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 сохраняем объекты any_method как const, это упрощает создание super_any:
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
}
Сообщение об ошибке, когда я пытаюсь сохранить непечатаемый 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 назначить X{} в super_any<decltype(x0)>.
Структура any_method достаточно совместима с pseudo_method, которая действует аналогично на вариантах, что они, вероятно, могут быть объединены.
Я использовал ручную таблицу vtable здесь, чтобы сохранить накладные расходы стираемого типа на 1 указатель на super_any. Это добавляет стоимость перенаправления для каждого вызова any_method. Мы могли бы легко сохранить указатели непосредственно в super_any, и было бы непросто сделать этот параметр для super_any. В любом случае, в случае 1 стираемого метода, мы должны просто сохранить его напрямую.
Два разных any_method одного и того же типа (например, оба содержат указатель на функцию) порождают тот же тип super_any. Это вызывает проблемы при поиске.
Отличие между ними немного сложно. Если мы изменили super_any на auto* any_method, мы могли бы объединить все одинаковые типы any_method вверх в vtable-кортеже, затем выполнить линейный поиск соответствующего указателя, если их больше 1. Линейный поиск должен быть оптимизирован компилятором, если вы не делаете что-то безумное, например, передаете ссылку или указатель на какой именно any_method, который мы используем.
Однако это выходит за рамки этого ответа; на данный момент этого улучшения достаточно.
Кроме того, можно добавить a ->*, который берет указатель (или даже ссылку!) с левой стороны, позволяя ему обнаружить это и передать это лямбда. Это может сделать его действительно "любым методом" в том, что он работает с вариантами, super_anys и указателями с помощью этого метода.
С небольшим количеством работы if constexpr лямбда может вступать во время выполнения 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);
когда any_method просто "делает правильную вещь" (который подает значение std::cout <<).