boost::any 类型实现原理

dacxu 2014-03-23 03:38:14

本人在研究boost::any类型的原理，主要参考Kevlin Henney的一篇名为valued conversions的论文。
下面是代码：



#include <iostream>

#include <string>



class any

{

public:

	//Representation and basic construction of a generalized union type.

	any(): content(0)

	{

	}



	~any()

	{

		delete content;

	}

	

	const std::type_info &type_info() const

	{

		return content ? content->type_info() : typeid(void);

	}



	//INWARD CONVERSIONS 

	any(const any &other) : content(other.content ? other.content->clone() : 0)

	{

	}



	template<typename value_type>

	any(const value_type &value) : content(new holder<value_type>(value))

	{

	}

	

	any &swap(any &rhs)

	{

		std::swap(content, rhs.content);

		return *this;

	}



	any &operator=(const any &rhs)

	{

		return swap(any(rhs));

	}



	template<typename value_type>

	any &operator=(const value_type &rhs)

	{

		return swap(any(rhs));

	}

	

	//OUTWARD CONVERSIONS

	operator const void *() const

	{

		return content;

	}



	template<typename value_type>

	bool copy_to(value_type &value) const

	{

		const value_type *copyable = to_ptr<value_type>();

		if(copyable)

			value = *copyable;

		return copyable;

	}



	template<typename value_type>

	const value_type *to_ptr() const

	{

		return type_info() == typeid(value_type)? 

			&static_cast<holder<value_type> *>(content)->held : 0;

	}



private:

	class placeholder

	{

	public:

		virtual ~placeholder()

		{

		}

		virtual const std::type_info & type_info() const = 0;

		virtual placeholder *clone() const = 0;

	};



	template<typename value_type>

	class holder : public placeholder

	{

	public:

		holder(const value_type &value)	: held(value)

		{

		}



		virtual const std::type_info &type_info() const

		{

			return typeid(value_type);

		}



		virtual placeholder *clone() const

		{

			return new holder(held);

		}



		const value_type held;

	};



	placeholder *content;

};



template<typename value_type>

value_type any_cast(const any &operand)

{

	const value_type *result = operand.to_ptr<value_type>();

	

	//return result ? *result : throw std::bad_cast();

	if (result)

		return *result;

	throw std::bad_cast();

}



int main(int argc, char* argv[])

{

	any i_a = 3;

	int i_b = any_cast<int>(i_a);	

	std::cout<<i_a<<"\t"<<i_b<<std::endl;

	

	any s_a = std::string("demo");

	std::string s_b = any_cast<std::string>(s_a);

	std::cout<<s_a<<"\t"<<s_b<<std::endl;



	return 0;

}

具体问题如下：
any_cast函数，如果我采用书中的代码return result ? *result : throw std::bad_cast();会异常，
但如果采用我的
if (result)
return *result;
throw std::bad_cast();
可以正确运行。但是，这两段代码意义是一样的，是否有大神能帮助分析一下？
编译环境是VS2008，谢谢

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dacxu 2014-03-25

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引用 2 楼 unituniverse2 的回复:

[quote=引用楼主 u012702526 的回复:] 本人在研究boost::any类型的原理，主要参考Kevlin Henney的一篇名为valued conversions的论文。下面是代码：


#include <iostream>
#include <string>

class any
{
public:
	//Representation and basic construction of a generalized union type.
	any(): content(0)
	{
	}

	~any()
	{
		delete content;
	}
	
	const std::type_info &type_info() const
	{
		return content ? content->type_info() : typeid(void);
	}

	//INWARD CONVERSIONS 
	any(const any &other) : content(other.content ? other.content->clone() : 0)
	{
	}

	template<typename value_type>
	any(const value_type &value) : content(new holder<value_type>(value))
	{
	}
	
	any &swap(any &rhs)
	{
		std::swap(content, rhs.content);
		return *this;
	}

	any &operator=(const any &rhs)
	{
		return swap(any(rhs));
	}

	template<typename value_type>
	any &operator=(const value_type &rhs)
	{
		return swap(any(rhs));
	}
	
	//OUTWARD CONVERSIONS
	operator const void *() const
	{
		return content;
	}

	template<typename value_type>
	bool copy_to(value_type &value) const
	{
		const value_type *copyable = to_ptr<value_type>();
		if(copyable)
			value = *copyable;
		return copyable;
	}

	template<typename value_type>
	const value_type *to_ptr() const
	{
		return type_info() == typeid(value_type)? 
			&static_cast<holder<value_type> *>(content)->held : 0;
	}

private:
	class placeholder
	{
	public:
		virtual ~placeholder()
		{
		}
		virtual const std::type_info & type_info() const = 0;
		virtual placeholder *clone() const = 0;
	};

	template<typename value_type>
	class holder : public placeholder
	{
	public:
		holder(const value_type &value)	: held(value)
		{
		}

		virtual const std::type_info &type_info() const
		{
			return typeid(value_type);
		}

		virtual placeholder *clone() const
		{
			return new holder(held);
		}

		const value_type held;
	};

	placeholder *content;
};

template<typename value_type>
value_type any_cast(const any &operand)
{
	const value_type *result = operand.to_ptr<value_type>();
	
	//return result ? *result : throw std::bad_cast();
	if (result)
		return *result;
	throw std::bad_cast();
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	any i_a = 3;
	int i_b = any_cast<int>(i_a);	
	std::cout<<i_a<<"\t"<<i_b<<std::endl;
	
	any s_a = std::string("demo");
	std::string s_b = any_cast<std::string>(s_a);
	std::cout<<s_a<<"\t"<<s_b<<std::endl;

	return 0;
}

具体问题如下： any_cast函数，如果我采用书中的代码return result ? *result : throw std::bad_cast();会异常，但如果采用我的 if (result) return *result; throw std::bad_cast(); 可以正确运行。但是，这两段代码意义是一样的，是否有大神能帮助分析一下？编译环境是VS2008，谢谢

我个人不是很喜欢这个any。原因是再小的类型都会被强制分配在堆里面。。。　　实现原理上：首先把静态类型转换成运行时类型。holder就是干这个的。至于为什么可行。。。因为再”动态“的类型在整个C++程序中都是需要提前定义好的才能用来实例化，而不可能真的到了编译时根据外部输入临时生成。这会让你想到什么呢？？ ——显然所有的可实例化类型仍然是编译时已知的。　　你后面问的问题是这样的：因为?:是运算符。到目前为止除了逗号运算符外所有的运算符都是不考虑边界效应的。就比如经常有人在csdn问的那个未定义行为(i++)+(i++)的结果是什么那样。既然是运算符，x=a?b:c的实际步骤不等同于if(a)x=b;else x=c;而是先生成a、b、c然后再去根据a的值选择b还是c赋值给x。换句话说不论a最终为多少，b和c都是要做实际操作的。我记得之前微软的编译器自己做了扩展说如果a是指针则在空指针的情况下在?:里面为假的情况不去取内容，用来兼容那些非规范的代码。但是这种扩展仍然是没有保证的。标准对这类情况的规定是未定义的结果。而if语句肯定不存在什么边界效应（线程内环境下）。如果有了那就是编译器的不良设计问题[/quote] 可是在any_cast函数中，result实际上不是空指针啊

dacxu 2014-03-25

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引用 1 楼 taodm 的回复:

别浪费时间在研究高阶模板的实现上。能正确用好any就很好了。人家可能用C++11标准的编译器的。

这个any的实现不需要C++ 11的支持，使用的技术只包括 C++原生支持的继承，多态和函数模板，类模板。如果你有时间，可以帮我分析一下，问题比较怪异

unituniverse2 2014-03-25

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引用 4 楼 u012702526 的回复:

可是在any_cast函数中，result实际上不是空指针啊

对了我再强调一下，就像你引用我的那个回答里的时候那样 result ? *result : throw std::bad_cast(); 这个是先执行 result、*result、throw std::bad_cast() 再把这3者做为输入来通过“?:”输出到return。可是当throw std::bad_cast()的时候就已经异常了所以根本执行不到return了，就算是result为真也不行。而if(result) return(*result) else throw std::bad_cast();中只要一开始if那里为真就根本碰不到else后面的throw那里去。

unituniverse2 2014-03-25

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引用 4 楼 u012702526 的回复:

可是在any_cast函数中，result实际上不是空指针啊

不用纠结这些了。你知道?:是运算符就可以了。运算符是不能替代if else的，存在副作用(side-effect)。当务之急是消除代码的未定义行为。

unituniverse2 2014-03-23

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引用楼主 u012702526 的回复:

本人在研究boost::any类型的原理，主要参考Kevlin Henney的一篇名为valued conversions的论文。下面是代码：


#include <iostream>
#include <string>

class any
{
public:
	//Representation and basic construction of a generalized union type.
	any(): content(0)
	{
	}

	~any()
	{
		delete content;
	}
	
	const std::type_info &type_info() const
	{
		return content ? content->type_info() : typeid(void);
	}

	//INWARD CONVERSIONS 
	any(const any &other) : content(other.content ? other.content->clone() : 0)
	{
	}

	template<typename value_type>
	any(const value_type &value) : content(new holder<value_type>(value))
	{
	}
	
	any &swap(any &rhs)
	{
		std::swap(content, rhs.content);
		return *this;
	}

	any &operator=(const any &rhs)
	{
		return swap(any(rhs));
	}

	template<typename value_type>
	any &operator=(const value_type &rhs)
	{
		return swap(any(rhs));
	}
	
	//OUTWARD CONVERSIONS
	operator const void *() const
	{
		return content;
	}

	template<typename value_type>
	bool copy_to(value_type &value) const
	{
		const value_type *copyable = to_ptr<value_type>();
		if(copyable)
			value = *copyable;
		return copyable;
	}

	template<typename value_type>
	const value_type *to_ptr() const
	{
		return type_info() == typeid(value_type)? 
			&static_cast<holder<value_type> *>(content)->held : 0;
	}

private:
	class placeholder
	{
	public:
		virtual ~placeholder()
		{
		}
		virtual const std::type_info & type_info() const = 0;
		virtual placeholder *clone() const = 0;
	};

	template<typename value_type>
	class holder : public placeholder
	{
	public:
		holder(const value_type &value)	: held(value)
		{
		}

		virtual const std::type_info &type_info() const
		{
			return typeid(value_type);
		}

		virtual placeholder *clone() const
		{
			return new holder(held);
		}

		const value_type held;
	};

	placeholder *content;
};

template<typename value_type>
value_type any_cast(const any &operand)
{
	const value_type *result = operand.to_ptr<value_type>();
	
	//return result ? *result : throw std::bad_cast();
	if (result)
		return *result;
	throw std::bad_cast();
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	any i_a = 3;
	int i_b = any_cast<int>(i_a);	
	std::cout<<i_a<<"\t"<<i_b<<std::endl;
	
	any s_a = std::string("demo");
	std::string s_b = any_cast<std::string>(s_a);
	std::cout<<s_a<<"\t"<<s_b<<std::endl;

	return 0;
}

具体问题如下： any_cast函数，如果我采用书中的代码return result ? *result : throw std::bad_cast();会异常，但如果采用我的 if (result) return *result; throw std::bad_cast(); 可以正确运行。但是，这两段代码意义是一样的，是否有大神能帮助分析一下？编译环境是VS2008，谢谢