我的 variant 解释

cxjddd 2004-05-02 10:17:25

代码在下面，不过已经发现好些 bug 了：
http://expert.csdn.net/Expert/TopicView1.asp?id=2924269

可改变真实类型的 class variant

　　在我完成了 class variant 的第一版后，我想继续完成另一种不同的
variant，这也是看了强大的 boost::variant 后的打算。然而在有了一点点的
初步的想法后，发现我写不下去了，原因很简单，没的目标了。

　　我的第一版的 variant（以下只说 variant）目标很明确：提供一种可以变
化在基本的几种数值类型（int、double 等）上的动态类型。具体说，就是任一
个 variant 的变量如 var，都可以参加 +、-、*、/、% 等运算，但其结果，则
依 var 的真实类型而不同。

　　比如：

variant var;
var.set_type (variant_int); // 设置其真实类型为 int 类型
var = 1.5; // var == 1
var *= 2; // var == 2

var.set_type (variant_double); // 设为 double 型
var = 1.5; // var == 1.5
var /= 0.5; // var == 3.0

　　variant 可以支持的类型有：int、long、float 和 double；支持与这四种
类型的变量的进行算术运算和比较运算。很不幸，variant 不能与这四种类型之
外的类型进行运算。

　　一、设定类型和赋值

　　在构造函数里，variant(variant_typeid) 和 variant(const string&) 可
以指定类型；而 template variant(type value) 可以由 type 的类型指定。成
员函数 set_typeid() 可以随时设定类型，用 get_typeid() 则可以得到类型的
variant_typeid 值。

　　operator = 可以改变值，但不改变类型；assign() 赋值并改变类型。
template set_value(type) 把源数据当成 type 型变量再赋值，不改变类型；
相应有 template get_value() 可以取值。这些函数里，只有 assign() 是改变
类型的。

　　二、算术运算

　　支持的算术运算有：+、-、*、/、%，以及相应的 += 等运算符。但是注意
float 和 double 并没有 % 运算，对这个运行时错误我并没有处理（我不知道
怎样处理好）。

　　这些算术运算，对需有一则是 variant 即可。但对于 += 这样的运算符，
似乎左边必须是 variant。

　　三、比较运算

　　比较运算支持所有的六种运算，但最终的实现是只有 == 和 < 两种，剩下
四种都可以由这两种变化而来。

　　四、类型自动转换

　　variant 参加各种运算，必然会遇到如 int 与 double 运算的这种情况，
这时就要类型转换了。我的设定是：int -> long -> double 和 float ->
double。可能更应该是 int -> long -> float -> double，但我对 float 实在
是有偏见，实在要打压它。

　　实现：

　　最开始我是用一个 union 去实现的，结果发现并不好，于是变用动态分配
内存的办法，用一个 void* 指向存储单元，而 void* 也便于转换。在 variant
里，有两个数据成员，void* _value 和 variant_typeid _type，_value 指向
真实的存储空间，而 _type 则指定了真实的类型。

　　new_variant(variant_typeid type) 用来分配一个 type 类型的空间，返
回值就是空间的地址。template<variant_typeid type> new_constructor() 分
配并构造一个 type 类型的变量。new_variant() 只是用 switch 语句转而调用
new_constructor()。相似的，有 delete_variant() 和 delete_destructor()，
删除一个变量。

　　这里存在有大量的 variant_typeid 到真实类型的转换，还有真实类型到
variant_typeid 的转换，这两项工作分别由 template struct typeid2type 和
template struct type2typeid 完成。对于 int、long、float 和 double 之外
的类型，这两个工具均会报错。

　　template get_reference() 是用来取得 variant 真实变量的引用的，可是
我觉得它的身份很尴尬，只好在内部使用。觉得这个函数是很重要的，真正要改
变值都要靠这个。这这个函数绝不能用错了（其实哪一个都不能错啊）。

　　template <variant_typeid type> set_value(value) 可以设置 variant
的值，主要是一个 switch 语句，根据 variant 真实类型的不一样而选择合适
的语句：

switch (_type)
{
case variant_int:
get_reference<variant_int>() = value;
break;
...
}

　　如果真实类型是 int，那么执行时会选择 variant_int 支路，结果会是正
确的。但是，如果不是 int，也要求 variant_int 支路必须可以编译通过，则
要求 int 必须有从 type 到 int 的赋值运算符。推广开来就是，所有 variant
支持的类型，必须有相同的一系列运算符或方法，而且它们之间必须是可想互转
换的，这是 variant 最大的限制。

　　对于 template get_value() 来说，需要知道返回值的类型，以正确运作。

　　对于有算术运算和比较运算来说，如果运算的类型不匹配的话，则要提升到
一个较高的类型，然后再进行去算。函数 update_typeid() 就是用来计算提升
后的类型的，按照 int->long->double 和 float->double 的原则。

　　算术运算和比较运算，是借助 plus_variant(right)、minus_variant()、
equal_variant()、less_variant() 等这些函数实现的，这些函数都有一个特点
就是，要求 this->_type 等级不低于 right._type。重载的那些如 + 运算符，
都是先建立一个类型等级高的临时 variant temp，然后再调用
temp.plus_variant (right) 来完成运算。这样做唯一的是为了让运算不丢失精
度，以与语法要求相似。

　　对于这种 variant 来说，重要的是找准真实类型并正确实施运算。我的实
现实在是使蛮力，感叹 boost::variant 的精彩。

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