Обработка структуры по списку базовых типов

Хочу рассказать как мы использовали списки базовых типов для обработки сообщений. Сообщения представляют собой структуры, унаследованные от небольших базовых структур. Вся полезная информация хранится в базовых структурах. Для обработки нужно знать от каких базовых структур было унаследовано обрабатываемое сообщение. Все что нужно для работы со списками типов мы нашли в Boost.MPL. В качестве списка типов выбрали boost::mpl::vector ^[1]. Для прохода по списку типов boost::mpl::for_each ^[2].

Исходные данные здесь те же что и в предыдущей статье ^[3].

struct Base1 {};
struct Base2 {};
struct Base3 {};

struct Deliver12: public Base1, public Base2 {};
struct Deliver23: public Base2, public Base3 {};

В самом простом варианте для boost::mpl::for_each нужно указать в качестве шаблонного параметра — список типов, а в качестве аргумента — класс с методом operator()(T), где T — тип из списка. Можно сделать метод шаблонным, но это не совсем то что нам нужно. Поэтому перегрузим operator() для всех базовых структур. Список типов пока в ручную объявим в каждом сообщении. В первом приближении, получаем:

struct Deliver12: public Base1, public Base2
{
    boost::mpl::vector<Base1, Base2> types;
};

struct Deliver23: public Base2, public Base3
{
    boost::mpl::vector<Base2, Base3> types;
};

class Describer
{
public:
    void operator()(Base1)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base1n";
    }

    void operator()(Base2)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base2n";
    }

    void operator()(Base3)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base3n";
    }
};

void main()
{
    Deliver12 d12;
    boost::for_each<Deliver12::types>(Describer());
}

В результате исполнения будет

Получение информации из Base1
Получение информации из Base2

У такого ваианта есть две проблемы:

1. Значение d12 никак не используется;
2. Функция boost::mpl::for_each создает экземпляры базовых структур.

С первой проблемой все просто — пусть значение передается и сохраняется на конструкторе Describer, а сам класс будет шаблонным. Вторая проблема более серьезная, так как кроме затрат на создание объектов дополнительно накладываются ограничения на структуры — они должны иметь конструктор без параметров и не могут быть абстрактными. Я решил, перегрузить operator() по указателю. В этом случае список типов должен содержать указатели на типы или можно воспользоваться вторым вариантом for_each, с передачей шаблона для трансформации, этим вариантом и воспользуемся. В качестве шаблона для трансформации возьмем boost::add_pointer. Для проверки что обрабатываются все базовые структуры добавим шаблонный operator(), содержащий BOOST_STATIC_ASSERT(false). Это даст ошибку компиляции если появится новая базовая структура. В итоге получим:

template<typename T>
class Describer
{
public:
    Describer(const T& v):
        v(v)
    {}

    void operator()(Base1*)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base1n";
    }

    void operator()(Base2*)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base2n";
    }

    void operator()(Base3*)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base3n";
    }

    template<typename U>
    void operator()(U*)
    {
        BOOST_STATIC_ASSERT(false);
    }
private:
    const T& v;
};

void main()
{
    Deliver12 d12;

    boost::for_each< Deliver12::types, 
                     boost::add_pointer<boost::mpl::_> >
        ( Describer<Deliver12>(d12) );
}

Теперь попробуем упростить заведение списков типов, участвующих в наследовании. Объявим полный список типов базовых структур и воспользуемся алгоритмом boost::mpl::copy_if ^[4]. Который скопирует в новый список все элементы, удовлетворяющие указанному условию. В качестве условия возьмем проверку на наследование boost::is_base_of ^[5].

typedef boost::mpl::vector<Base1, Base2, Base3> FullTypesList;

template<typename T, typename BaseList>
struct MakeTypesList
{
    typedef typename boost::mpl::copy_if<
        BaseList,
        boost::is_base_of< boost::mpl::_, T > >::type TypesList;
};

Для удобства добавим в Describer operator() без параметров, который будет вызывать for_each.

void Describer::operator()()
{
    boost::mpl::for_each<
        typename MakeTypesList<T,FullTypesList>::TypesList,
        add_pointer<boost::mpl::_> >( boost::ref(*this) );
}

Обертка boost::ref нужна, чтобы не вызвался оператор копирования для Describer.

struct Base1 {};
struct Base2 {};
struct Base3 {};

typedef boost::mpl::vector<Base1, Base2, Base3> FullTypesList;

template<typename T, typename BaseList>
struct MakeTypesList
{
    typedef typename boost::mpl::copy_if<
        BaseList,
        boost::is_base_of< boost::mpl::_, T > >::type TypesList;
};

template<typename T>
class Describer
{
public:
    Describer(const T& v):
        v(v)
    {}

    void operator()()
    {
        boost::mpl::for_each<
            typename MakeTypesList<T,FullTypesList>::TypesList,
            add_pointer<boost::mpl::_> >( boost::ref(*this) );
    }

    void operator()(Base1*)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base1n";
    }

    void operator()(Base2*)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base2n";
    }

    void operator()(Base3*)
    {
        std::cout << "Получение информации из Base3n";
    }

    template<typename U>
    void operator()(U*)
    {
        BOOST_STATIC_ASSERT(false);
    }
private:
    const T& v;
};

//Списки типов в Deliver12 и Deliver23 больше не нужны.
struct Deliver12: public Base1, public Base2 {};
struct Deliver23: public Base2, public Base3 {};

void main()
{
    Deliver12 mes12;
    ( Describer<Deliver12>(mes12) )();
}

Если классов обрабатывающих структуры подобным образом много, то разумнее объявить списки базовых классов для сообщений отдельно. У нас получилось, что структура сообщения не используется самостоятельно — она является базовым классом для шаблонного класса, реализующего общий интерфейс всех сообщений и в нем мы определяем список базовых типов. К этому списку и обращаемся при вызове for_each. Можно сделать шаблон-обертку и использовать его. Простой вариант

template<typename T>
struct Wrapper: public T
{
    typedef typename MakeTypesList<T, FullTypesList>::TypesList TypesList;
}

void Describer::operator()
{
    boost::mpl::for_each<
        typename T::TypesList,
        add_pointer<boost::mpl::_> >( boost::ref(*this) );

}

Автор: Hokum

Источник ^[6]