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我有一个典型的类型擦除设置:

struct TEBase
{
    virtual ~TEBase() {}
    // ...
};

template <typename T>
struct TEImpl : TEBase
{
    // ...
};

现在的问题是:给定这样的第二个类层次结构,

struct Foo { };
struct Bar : Foo { };

struct Unrelated { };

给定 a TEBase * p,是否有可能确定 的动态类型是否为,从哪里派生*p的形式?换句话说,我想要功能:TEImpl<X>XFoo

template <typename T> bool is_derived_from(TEBase * p);

这样:

is_derived_from<Foo>(new TEImpl<Foo>) == true
is_derived_from<Foo>(new TEImpl<Bar>) == true

is_derived_from<Foo>(new TEImpl<Unrelated>) == false

特别是,我正在寻找一种通用、非侵入性和高效的解决方案。我找到了解决这个问题的两种方法(下面作为答案发布),但它们都没有解决所有三个标准。

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4 回答 4

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像这样的东西:

template <typename Type, typename UnaryPredicate>
void DoPred(UnaryPredicate pred)
{
    if (T * p = dynamic_cast<Derived<T> *>(this))
    { 
        return pred(p->type);
    }
    return false;
}

这不是 100% 通用的,因为例如,你不能说DoPred<int>. 更通用的解决方案是将virtual std::type_info type() const { return typeid(...); }成员函数添加到层次结构并使用来确定类型是否匹配(标准类型擦除习语)。不过,这两种方法都使用相同类型的 RTTI。


澄清后:

目前,我认为这无法解决。您所拥有的只是一个TEBase子对象。它可以是 a 的一部分,也可以是 a 的TEImpl<Bar>一部分TEImpl<Unrelated>,但这些类型都不与 相关TEImpl<Foo>,这就是您所追求的。

您本质上是在问,TEImpl<Bar> 源自TEImpl<Foo>. 要做到这一点,如果你明白我的意思,你实际上会TEImpl<T>想要从 all继承。TEImpl<std::direct_bases<T>::type>...这在 C++11 中是不可能的,但在 TR2 中是可能的。GCC 已经支持它。这是一个示例实现。(由于基数不明确,它会导致警告,这可以通过更多的工作来避免,但它仍然有效。)

#include <tr2/type_traits>

struct TEBase { virtual ~TEBase() {} };

template <typename T> struct TEImpl;

template <typename TL> struct Derivator;

template <typename TL, bool EmptyTL>
struct DerivatorImpl;

template <typename TL>
struct DerivatorImpl<TL, true>
: TEBase
{ };

template <typename TL>
struct DerivatorImpl<TL, false>
: TEImpl<typename TL::first::type>
, Derivator<typename TL::rest::type>
{ };

template <typename TL>
struct Derivator
: DerivatorImpl<TL, TL::empty::value>
{ };

template <typename T>
struct TEImpl
: Derivator<typename std::tr2::direct_bases<T>::type>
{
};

template <typename T>
bool is(TEBase const * b)
{
  return nullptr != dynamic_cast<TEImpl<T> const *>(b);
}


struct Foo {};
struct Bar : Foo {};
struct Unrelated {};

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main()
{
  TEImpl<int> x;
  TEImpl<Unrelated> y;
  TEImpl<Bar> z;
  TEImpl<Foo> c;

  std::cout << std::boolalpha << "int ?< Foo: " << is<Foo>(&x) << "\n";
  std::cout << std::boolalpha << "Unr ?< Foo: " << is<Foo>(&y) << "\n";
  std::cout << std::boolalpha << "Bar ?< Foo: " << is<Foo>(&z) << "\n";
  std::cout << std::boolalpha << "Foo ?< Foo: " << is<Foo>(&c) << "\n";
}
于 2013-05-31T08:35:51.083 回答
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我建议阅读文章Generic Programming:Typelists and Applications。Andrei Alexandrescu 描述了一个临时访问者的实现,它应该可以解决您的问题。另一个很好的资源是他的《Moder C++ Design 》一书,他在其中以蛮力的方式描述了一个使用相同方法的多调度程序(第 265 页 ...)。

在我看来,这两个资源比任何可以在这里打印的代码都更容易理解。

于 2013-05-31T08:49:20.217 回答
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这个解决方案涉及到一点滥用异常。如果TEImpl类型只是简单地抛出它的数据,is_derived_from就可以捕获它正在寻找的类型。

struct TEBase
{
        virtual ~TEBase() {}

        virtual void throw_data() = 0;
};

template <typename T>
struct TEImpl : public TEBase
{
        void throw_data() {
                throw &data;
        }

        T data;
};

template <typename T>
bool is_derived_from(TEBase* p)
{
        try {
                p->throw_data();
        } catch (T*) {
                return true;
        } catch (...) {
                // Do nothing
        }
        return false;
}

这个解决方案效果很好。它可以完美地与任何继承结构一起工作,而且完全是非侵入式的。

唯一的问题是它根本没有效率。不打算以这种方式使用异常,我怀疑这个解决方案比其他解决方案慢数千倍。

于 2013-05-31T08:29:11.933 回答
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该解决方案涉及比较typeids。TEImpl知道它自己的类型,所以它可以检查一个通过typeid它自己的。

问题是,当你添加继承时,这种技术不起作用,所以我还使用模板元编程来检查类型是否已typedef super定义,在这种情况下它将递归检查其父类。

struct TEBase
{
        virtual ~TEBase() {}

        virtual bool is_type(const type_info& ti) = 0;
};

template <typename T>
struct TEImpl : public TEBase
{
        bool is_type(const type_info& ti) {
                return is_type_impl<T>(ti);
        }

        template <typename Haystack>
        static bool is_type_impl(const type_info& ti) {
                return is_type_super<Haystack>(ti, nullptr);
        }

        template <typename Haystack>
        static bool is_type_super(const type_info& ti, typename Haystack::super*) {
                if(typeid( Haystack ) == ti) return true;
                return is_type_impl<typename Haystack::super>(ti);
        }

        template <typename Haystack>
        static bool is_type_super(const type_info& ti, ...) {
                return typeid(Haystack) == ti;
        }
};

template <typename T>
bool is_derived_from(TEBase* p)
{
        return p->is_type(typeid( T ));
}

为此,Bar需要将其重新定义为:

struct Bar : public Foo
{
        typedef Foo super;
};

这应该是相当有效的,但它显然不是非侵入性的,因为typedef super无论何时使用继承,它都需要目标类中的 a 。typedef super它还必须是公开的,这违背了许多人认为的将您放在typedef super私人部分的推荐做法。

它也根本不处理多重继承。

更新:可以进一步采用此解决方案,使其具有通用性和非侵入性。

使其通用

typedef super很棒,因为它是惯用的并且已经在许多类中使用,但它不允许多重继承。为此,我们需要将其替换为可以存储多种类型的类型,例如元组。

如果Bar被改写为:

struct Bar : public Foo, public Baz
{
        typedef tuple<Foo, Baz> supers;
};

我们可以通过将以下代码添加到 TEImpl 来支持这种形式的声明:

template <typename Haystack>
static bool is_type_impl(const type_info& ti) {
        // Redefined to call is_type_supers instead of is_type_super
        return is_type_supers<Haystack>(ti, nullptr);
}

template <typename Haystack>
static bool is_type_supers(const type_info& ti, typename Haystack::supers*) {
        return IsTypeTuple<typename Haystack::supers, tuple_size<typename Haystack::supers>::value>::match(ti);
}

template <typename Haystack>
static bool is_type_supers(const type_info& ti, ...) {
        return is_type_super<Haystack>(ti, nullptr);
}

template <typename Haystack, size_t N>
struct IsTypeTuple
{
        static bool match(const type_info& ti) {
                if(is_type_impl<typename tuple_element< N-1, Haystack >::type>( ti )) return true;
                return IsTypeTuple<Haystack, N-1>::match(ti);
        }
};

template <typename Haystack>
struct IsTypeTuple<Haystack, 0>
{
        static bool match(const type_info& ti) { return false; }
};

使其非侵入式

现在我们有了一个高效且通用的解决方案,但它仍然具有侵入性,因此它不支持无法修改的类。

为了支持这一点,我们需要一种从类外部声明对象继承的方法。对于Foo,我们可以这样做:

template <>
struct ClassHierarchy<Bar>
{
        typedef tuple<Foo, Baz> supers;
};

为了支持这种风格,首先我们需要 ClassHierarchy 的非特殊形式,我们将这样定义:

template <typename T> struct ClassHierarchy { typedef bool undefined; };

我们将使用存在undefined来判断该类是否已被专门化。

现在我们需要向 TEImpl 添加更多功能。我们仍将重用之前的大部分代码,但现在我们还将支持从ClassHierarchy.

template <typename Haystack>
static bool is_type_impl(const type_info& ti) {
        // Redefined to call is_type_external instead of is_type_supers.
        return is_type_external<Haystack>(ti, nullptr);
}

template <typename Haystack>
static bool is_type_external(const type_info& ti, typename ClassHierarchy<Haystack>::undefined*) {
        return is_type_supers<Haystack>(ti, nullptr);
}

template <typename Haystack>
static bool is_type_external(const type_info& ti, ...) {
        return is_type_supers<ClassHierarchy< Haystack >>(ti, nullptr);
}

template <typename Haystack>
struct ActualType
{
        typedef Haystack type;
};

template <typename Haystack>
struct ActualType<ClassHierarchy< Haystack >>
{
        typedef Haystack type;
};

template <typename Haystack>
static bool is_type_super(const type_info& ti, ...) {
        // Redefined to reference ActualType
        return typeid(typename ActualType<Haystack>::type) == ti;
}

现在我们有了一个高效、通用且非侵入性的解决方案。

未来解决方案

此解决方案符合标准,但必须明确记录类层次结构仍然有点烦人。编译器已经知道关于类层次结构的一切,所以我们不得不做这些繁重的工作是一种耻辱。

对这个问题提出的解决方案是N2965: Type traits and base classes,它已在 GCC 中实现。本文定义了一个direct_bases类,与我们的类几乎完全相同ClassHierarchy,只是它唯一的元素 ,type,保证是一个元组, like supers,并且该类完全由编译器生成。

所以现在我们必须编写一个小样板来让它工作,但如果 N2965 被接受,我们可以摆脱样板并使 TEImpl 更短。

特别感谢 Kerrek SB 和 Jan Herrmann。这个答案从他们的评论中得到了很多启发。

于 2013-05-31T08:36:06.120 回答