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原理

c++是一个强类型的语言,要实现一个万能类型可以考虑用void*来保存数据,然后用类型转换进行操作,如:

class MyAny{
MyAny(void* input):content_(input){
} template<typename T>
T any_cast(){return *static_cast<T*>(content_)}
private:
void* content_;
}

但是这样的写法有一个明显的缺点就是类型不安全。

显然我们可以用template来改进我们的程序:

template<typename T>
class MyAny{
MyAny(T input):content_(input){
} T any_cast(){return content_;}
private:
T content_;
}

但是这样我们好像就没有解决问题:vector<myany> 好吧,这里就写不下去了。

为了能写下如下的代码:

vector<MyAny> items;
items.push_bacck(1);
items.push_bacck(2.0);

我们需要我们的万能类型有如下的行为:

  1. 对外是一个一般的类,使用者压入参数的时候不应该关心类型
  2. 它只是一个中间层,具体保存数据的应该是一个模板类(Holder)
  3. 必须要能有方法支持任意类型的输入和输出为任意类型

实现

我们可以通过添加一个中间层来解决任何问题。
在boost::any中, 通过两个中间层来达成我们上面的目标, 类any作为对外的接口层,承担以模板作为参数并提供必要的对外方法。
类placeholder作为接口类,让any使用。而holder是一个模板类作为类placeholder的实现者, 这样就避免的any对泛型参数的要求(能自动推到导出来)。

(为什么要让Holder继承IHolder,原因是为了让Any避开泛型)
我这里模仿了相关的实现,其代码结构应该是这样的:

class  Any
{
public:
Any() :holder_(nullptr){} template<typename ValueType>
Any(const ValueType& val)
: holder_(new Holder<ValueType>(val)){ }
private:
IHolder* holder_;
}; struct IHolder{
} template<typename ValueType>
class Holder : public IHolder{
public:
Holder(const ValueType& val) : value_(val){ }
} public:
ValueType value_;
}

其中Holder提供了具体的数据存储服务,而 Any提供了对外的接口能力。

其中Holder必须提供两个方法:

    mb_interface IHolder{
virtual ~IHolder(){} virtual const std::type_info& type() const = 0; virtual IHolder* clone() const = 0;
};
  1. type()提供了查询类型的能力
  2. clone()提供了产生数据的能力

在 Any中, 提供了以下几个个接口:

    bool    empty(){
return !holder_;
} const std::type_info& type() const {
return holder_ ? holder_->type() : typeid(void);
} Any& operator=(Any rhs){
return swap(rhs);
} template<typename ValueType>
Any& operator=(const ValueType& val){
return Any(val).swap(*this);
}

判断是否为空,查询类型操作,赋值操作

当然必须还有最重要的any_cast操作,我们看其实现:

template<typename ValueType>
ValueType* anyCast(Any* val){
return (val && val->type() == typeid(ValueType))
? &static_cast<Holder<ValueType>*>(val->getHolder())->value_ : 0;
} template<typename ValueType>
ValueType anyCast(Any& val){
ValueType* rtn = anyCast<ValueType>(&val);
if (!rtn)boost::throw_exception(badAnyCast());
return *rtn;
}

果然好简单。呵呵~~~

最后添上单元测试,整个代码就完善了:

mb::Any testInt(10);
mb::Any testDouble(10.0);
mb::Any testInt2(testInt);
EXPECT_EQ(testInt.empty(), false);
EXPECT_EQ(std::string(testDouble.type().name()), "double");
EXPECT_EQ(std::string(testInt2.type().name()), "int"); int val = mb::anyCast<int>(testInt);
EXPECT_EQ(val, 10);

总结

    1. 代码和boost::any中有一些出入,但是我们的目的是为了研究其实现,就忽略了某些细节
    2. 模板技巧: 模板类原来还可以这么用---声明非模板接口,并用模板类实现, 这样在使用这个接口的时候就能避免宿主类显示声明参数类型
    3. boost::any是整个boost库中最简单的类之一,但是某些代码细节还是非常值得学习和借鉴的。
    4. typeid和type_info 感觉有点像c++中的鸡肋,但是某些时候还是有用的
    5. 相关的代码上传到github上,有需要的同学可以看下any.h,
      holder.h

Boost源码剖析之:泛型指针类any

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