浅析AnyType的实现

浅析Any Type的实现

 

首先，Any Type是一种类型，可以用于表达任何类型，如简单类型中的int, float, double 以及自定义的类。Any Type常用于数据库操作，如用于表达查询数据库的输出。

其次，Any Type肯定是一种容器。Any Type是一种抽象概念，要表示任何类型，这种定义肯定不可能，只能是“能够容纳任何类型”，比如STL的容器。虽然STL容器能够满足这种需要，但STL容器缺少一层“类型”的内容，即所谓的cast操作。如果我用AnyType使用为我的类myClass，必须能够把AnyType转换为myClass，并且，如果是转换为otherClass等其他类型时能跑出异常。

综上所述，实现AnyType的两个关键点是：

• AnyType是容器；
• 需要定义cast操作。

1容器AnyType

容易误导的是：由于要容纳任意类型，所以AnyType肯定是一个模板类，利用C++的模板实现。但是这样的结果是无处不在的类型指定，例如vector<int>。

当然可以typedef， 但是在每次实例化的时候typedef稍显累赘。

解决之道在于把AnyType定义为一般的类，但是构造函数是模板函数。如boost（http://www.boost.org/libs/any）的实现：

 

template<typename ValueType>         any(const ValueType & value)           : content(new holder<ValueType>(value))         {         }

模板参数是值类型ValueType。从上面的构造函数中可以看输出，此构造的作用是把一个值转换为一个内部的类型变量content。那么，这个内部类型应该用什么呢？这里应该有三种选择：

1) ValueType* content

2) void * content

3) SomeClass* content

如果AnyType是模板类，我们可以使用1)，可惜不是。

如果用2)类型信息就全部丢失了，随后的cast就不能实现了。

最后只剩下3)了，也即用类来承载。那么这个类具有什么特征呢？有哪些接口呢？

第一，为了封装性，这个类应该是AnyType类的内部类，也即指在AnyType内部可见。

第二，这个应该是模板类，因为它将承载任意类型；这里不需要再次使用模板构造函数的方法，因为它是以内部类。

第三，这个类必须有一个接口来提取类型信息，用于类型转换。

第四，这个类必须有一个接口来复制自己，方便使用者拷贝复制，实现深拷贝。

 

基于面向接口的设计思想，可以先定义借口，再定义实现。

 

class placeholder         {         public: // structors               virtual ~placeholder()             {             }           public: // queries               virtual const std::type_info & type() const = 0;               virtual placeholder * clone() const = 0;           };

看看boost的实现：类holder用ValueType成员held记录值；用标准C++的typeid来取类型信息；调用ValueType的拷贝构造来clone。

 

 

template<typename ValueType>         class holder : public placeholder         {         public: // structors               holder(const ValueType & value)               : held(value)             {             }           public: // queries               virtual const std::type_info & type() const             {                 return typeid(ValueType);             }               virtual placeholder * clone() const             {                 return new holder(held);             }           public: // representation               ValueType held;           };

到这里，AnyType已经成功的保存了任何类型的value；剩下的工作就是提供转换的接口。

2类型转换

 

说到类型转换，标准C++有4个常用的类型转换符：

• static_cast
• dynamic_cast
• reinterpret_cast
• const_cast

这4类操作符对指针和引用进行转换。这里可以借助static_cast实现AnyType到ValueType的转换；当然，这是一个模板函数。原理很简单：取出AnyType的content的held的地址即可。由于boost多了一次接口placeholder，所以需要转换成其派生类指针之后才使用。这里boost使用的是static_cast而非dynamic_cast，这应该是错误的。dynamic_cast用于继承体系中的向下转换，用在这里正好合适；但是

template<typename ValueType>     ValueType * unsafe_any_cast(any * operand)     {         return &static_cast<any::holder<ValueType> *>(operand->content)->held;     }

 

 

 

 

 

 

 

dynamic_cast比static_cast的效率稍低。static_cast在更宽的范围内完成映射，但往往是不安全的。

这点瑕疵暂且忽略。为何说是不安全的呢？这是因为它没有检测AnyType的typeid是否跟ValueType一致就武断的映射了。对比一下如下版本：

template<typename ValueType>     ValueType * any_cast(any * operand)     {         return operand && operand->type() == typeid(ValueType)                     ? &static_cast<any::holder<ValueType> *>(operand->content)->held                     : 0;     }

 

 

 

 

 

 

 

 

 

唯一的不同施加了typeid的比较。

3总结

1)      要实现AnyType，必须使用模板类；为了使用方便，把模板类定义为AnyType的内部类；再AnyType的模板构造函数实例化该模板类。

2)      基于RTTI的typeid记录类型信息，用于随后的转换操作。