快捷導(dǎo)航

使用c++11打造好用的variant方法

更新時(shí)間：2013年11月10日 10:13:36 投稿：mdxy-dxy

variant類似于union，它能代表定義的多種類型，允許將不同類型的值賦給它。它的具體類型是在初始化賦值時(shí)確定

boost中的variant的基本用法：

typedef variant<int,char, double> vt;
vt v = 1;
v = '2';
v = 12.32;

　　用variant一個(gè)好處是可以擦除類型，不同類型的值都統(tǒng)一成一個(gè)variant，雖然這個(gè)variant只能存放已定義的類型，但這在很多時(shí)候已經(jīng)夠用了。取值的時(shí)候，通過(guò)get<T>(v)來(lái)獲取真實(shí)值。然而，當(dāng)T類型與v的類型不匹配時(shí)，會(huì)拋出一個(gè)bad_cast的異常來(lái)。boost的variant拋出的異常往往沒(méi)有更多的信息，不知道到底是哪個(gè)類型轉(zhuǎn)換失敗，導(dǎo)致發(fā)生異常調(diào)試時(shí)很不方便。因此，就考慮用c++11去實(shí)現(xiàn)一個(gè)vairiant, 這個(gè)variant可以很容易知道取值時(shí)，是什么類型轉(zhuǎn)換失敗了。

打造variant需要解決的問(wèn)題：
第一，要在內(nèi)部定義一個(gè)char緩沖區(qū)。

　　緩沖區(qū)用來(lái)存放variant的值，這個(gè)值是variant定義的多種類型中的某種類型的值，因此，這個(gè)緩沖區(qū)要足夠大，能夠存放類型最大（sizeof(Type)）的值才可以，這個(gè)緩沖區(qū)的大小還必須在編譯期計(jì)算出來(lái)。因此需要首先要解決的是variant值存放的緩沖區(qū)定義的問(wèn)題。

第二，要解決賦值的問(wèn)題。

　　將值賦給vairiant時(shí)，需要將該值的類型ID記錄下來(lái)，以便在后面根據(jù)類型取值。將值保存到內(nèi)部緩沖區(qū)時(shí)，還需要用palcement new在緩沖區(qū)創(chuàng)建對(duì)象。另外，還要解決一個(gè)問(wèn)題，就是賦值時(shí)需要檢查variant中已定義的類型中是否含有該類型，如果沒(méi)有則編譯不通過(guò)，以保證賦值是合法的。

第三，要解決取值的問(wèn)題。

　　通過(guò)類型取值時(shí)，要判斷類型是否匹配，如果不匹配，將詳情打印出來(lái)，方便調(diào)試。

打造variant的關(guān)鍵技術(shù)：

1.找出最大的typesize
第一個(gè)問(wèn)題中需要解決的問(wèn)題是如何找出多種類型中，size最大的那個(gè)類型的size?？纯慈绾螐亩喾N類型中找出最大類型的size。

復(fù)制代碼代碼如下:

template<typename T, typename... Args>
struct MaxType : std::integral_constant<int,
(sizeof(T)>MaxType<Args...>::value ? sizeof(T) : MaxType<Args...>::value) >

{};

template<typename T>
struct MaxType<T> : std::integral_constant<int, sizeof(T) >{};

通過(guò)這個(gè)MaxType就可以在編譯期獲取類型中最大的maxsize了：MaxType<Types...>::value。

2.類型檢查和緩沖區(qū)中創(chuàng)建對(duì)象
第二個(gè)問(wèn)題中需要解決兩個(gè)問(wèn)題，1.檢查賦值的類型是否在已定義的類型中；2.在緩沖區(qū)中創(chuàng)建對(duì)象及析構(gòu)；

先看看如何判斷類型列表中是否含有某種類型：

復(fù)制代碼代碼如下:

template < typename T, typename... List >
struct Contains : std::true_type {};

template < typename T, typename Head, typename... Rest >
struct Contains<T, Head, Rest...>
: std::conditional< std::is_same<T, Head>::value, std::true_type,

Contains<T, Rest...>>::type{};

template < typename T >
struct Contains<T> : std::false_type{};

通過(guò)bool值Contains<T, Types>::vaule就可以判斷是否含有某種類型。

再看看如何在緩沖區(qū)中創(chuàng)建對(duì)象。

通過(guò)placement new在該緩沖區(qū)上創(chuàng)建對(duì)象，new(data) T(value);其中data表示一個(gè)char緩沖區(qū)，T表示某種類型。在緩沖區(qū)上創(chuàng)建的對(duì)象還必須通過(guò)~T去析構(gòu)，因此還需要一個(gè)析構(gòu)vairiant的幫助類：

復(fù)制代碼代碼如下:

template<typename... Args>
struct VariantHelper;

template<typename T, typename... Args>
struct VariantHelper<T, Args...> {
inline static void Destroy(type_index id, void * data)
{
if (id == type_index(typeid(T)))
((T*) (data))->~T();
else
VariantHelper<Args...>::Destroy(id, data);
}
};

template<> struct VariantHelper<> {
inline static void Destroy(type_index id, void * data) { }
};

通過(guò)VariantHelper::Destroy函數(shù)就可以析構(gòu)variant了。

3.取值問(wèn)題
第三個(gè)問(wèn)題中需要解決取值問(wèn)題，如果發(fā)生異常，就打印出詳細(xì)信息。這個(gè)就比較簡(jiǎn)單了，看后面的實(shí)現(xiàn)代碼就行了。

c++11中完整的variant是如何實(shí)現(xiàn)的：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <typeindex>
#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;

template<typename T, typename... Args>
struct MaxType : std::integral_constant<int,
(sizeof(T)>MaxType<Args...>::value ? sizeof(T) : MaxType<Args...>::value) >

{};

template<typename T>
struct MaxType<T> : std::integral_constant<int, sizeof(T) >{};

template < typename T, typename... List >
struct Contains : std::true_type {};

template < typename T, typename Head, typename... Rest >
struct Contains<T, Head, Rest...>
: std::conditional< std::is_same<T, Head>::value, std::true_type, Contains<T,

Rest...>>::type{};

template < typename T >
struct Contains<T> : std::false_type{};

template<typename... Args>
struct VariantHelper;

template<typename T, typename... Args>
struct VariantHelper<T, Args...> {
inline static void Destroy(type_index id, void * data)
{
if (id == type_index(typeid(T)))
((T*) (data))->~T();
else
VariantHelper<Args...>::Destroy(id, data);
}
};

template<> struct VariantHelper<> {
inline static void Destroy(type_index id, void * data) { }
};

template<typename... Types>
class Variant
{
typedef VariantHelper<Types...> Helper_t;
public:

Variant(void) :m_typeIndex(typeid(void))
{
}

~Variant()
{
Helper_t::Destroy(m_typeIndex, &m_data);
}

template<typename T>
bool Is()
{
return (m_typeIndex == type_index(typeid(T)));
}

template<typename T>
T& Get()
{
if (!Is<T>())
{
cout << typeid(T).name() << " is not defined. " << "current type is " <<

m_typeIndex.name() << endl;
throw std::bad_cast();
}

return *(T*) (&m_data);
}

template <class T,
class = typename std::enable_if<Contains<typename

std::remove_reference<T>::type, Types...>::value>::type>
    Variant(T&& value) : m_typeIndex(type_index(typeid(T)))
    {
        Helper_t::Destroy(m_typeIndex, &m_data);
        typedef typename std::remove_reference<T>::type U;
        new(m_data) U(std::forward<T>(value));
    }

private:
char m_data[MaxType<Types...>::value];
std::type_index m_typeIndex;
};

測(cè)試代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

void TestVariant()
{
typedef Variant<int, char, double> cv;
int x = 10;

    cv v =x;
    v = 1;
    v = 1.123;
    v = "";//compile error
    v.Get<int>(); //1
    v.Get<double>(); //1.23
    v.Get<short>(); //exception: short is not defined. current type is

int.
v.Is<int>();//true
}

總結(jié)：c++11實(shí)現(xiàn)的variant在用法上和boost.variant保持一致，但實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)潔，50行代碼搞定。而且還能在拋出異常時(shí)提示詳細(xì)信息，方便調(diào)試。

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