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c++ - 基于模板参数在 C++ 中模拟动态调度

coder 2024-02-10 原文

为了问题的缘故,这被大大简化了。假设我有一个层次结构:

struct Base {
    virtual int precision() const = 0;
};

template<int Precision>
struct Derived : public Base {

    typedef Traits<Precision>::Type Type;

    Derived(Type data) : value(data) {}
    virtual int precision() const { return Precision; }

    Type value;

};

我想要一个带有签名的非模板函数:

Base* function(const Base& a, const Base& b);

其中函数结果的特定类型与ab中具有较大Precision的那个类型相同;类似于以下伪代码:

Base* function(const Base& a, const Base& b) {

    if (a.precision() > b.precision())

        return new A( ((A&)a).value + A(b.value).value );

    else if (a.precision() < b.precision())

        return new B( B(((A&)a).value).value + ((B&)b).value );

    else

        return new A( ((A&)a).value + ((A&)b).value );

}

其中AB分别是ab的具体类型。我希望 function 独立于 Derived 的实例化数量进行操作。我想避免大量的 typeid() 比较表,尽管 RTTI 的答案很好。有什么想法吗?

最佳答案

你要的是multiple dispatch ,又名多方法。它不是 C++ 语言的特性。

有针对特殊情况的解决方法,但您无法避免自己进行一些实现。

多重分派(dispatch)的一种常见模式称为“重新分派(dispatch)”,又名“递归延迟分派(dispatch)”。基本上,一个虚方法解析一个参数类型,然后调用另一个虚方法,直到解析完所有参数。外部函数(如果有的话)只调用这些虚方法中的第一个。

假设有 n 个派生类,将有一个方法来解析第一个参数,n 解析第二个参数,n*n 解析第三个参数,依此类推 - 无论如何,最坏的情况。这是相当多的手动工作,使用基于 typeid 的条件 block 对于初始开发可能更容易,但使用重新分配对于维护来说更可靠。

class Base;
class Derived1;
class Derived2;

class Base
{
  public:
    virtual void Handle (Base* p2);

    virtual void Handle (Derived1* p1);
    virtual void Handle (Derived2* p1);
};

class Derived1 : public Base
{
  public:
    void Handle (Base* p2);

    void Handle (Derived1* p1);
    void Handle (Derived2* p1);
};

void Derived1::Handle (Base* p2)
{
  p2->Handle (this);
}

void Derived1::Handle (Derived1* p1)
{
  //  p1 is Derived1*, this (p2) is Derived1*
}

void Derived1::Handle (Derived2* p1)
{
  //  p1 is Derived2*, this (p2) is Derived1*
}

//  etc

使用派生类的模板来实现它会很困难,处理它的模板元编程可能不可读、不可维护且非常脆弱。不过,使用非模板方法实现分派(dispatch),然后使用混合模板(将其基类作为模板参数的模板类)来扩展它的附加功能可能还不错。

visitor design pattern与(基本上使用)重新分发 IIRC 密切相关。

另一种方法是使用专为处理该问题而设计的语言,并且有一些选项可以很好地与 C++ 配合使用。一种是使用 treecc - 一种用于处理 AST 节点和多分派(dispatch)操作的特定领域语言,它与 lex 和 yacc 一样,生成“源代码”作为输出。

它为处理调度决策所做的全部工作是根据 AST 节点 ID 生成 switch 语句——它可以很容易地成为动态类型值类 ID IYSWIM。但是,这些是您不必编写或维护的 switch 语句,这是一个关键的区别。我遇到的最大问题是 AST 节点的析构函数处理被篡改了,这意味着除非您做出特殊努力,否则不会调用成员数据的析构函数 - 即它最适合字段的 POD 类型。

另一种选择是使用支持多方法的语言预处理器。其中有一些,部分原因是 Stroustrup 在某一点上确实有相当完善的想法来支持多方法。 CMM是一个。 Doublecpp是另一个。还有一个是 Frost Project .我相信 CMM 最接近 Stroustrup 所描述的,但我还没有检查过。

不过,归根结底,多重分派(dispatch)只是做出运行时决策的一种方式,而且有很多方法可以处理相同的决策。专业 DSL 带来了相当多的麻烦,因此您通常只在需要大量多重调度时才这样做。 Redispatch 和 visitor 模式是健壮的 WRT 维护,但是以一些复杂性和困惑为代价。对于简单的情况,简单的条件语句可能是更好的选择,但要注意在编译时检测未处理情况的可能性即使不是不可能也是很困难的。

通常情况下,没有一种正确的方法可以做到这一点,至少在 C++ 中是这样。

关于c++ - 基于模板参数在 C++ 中模拟动态调度,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/2436165/

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