如何在 C++ 中实现类似 Erlang 的发送和接收？

Question

实际上，这个问题似乎有两个部分：

• 如何实现模式匹配？
• 如何实现发送和接收（即Actor模型）？

对于模式匹配部分，我一直在研究各种项目，例如 App 和 提案。 这些看起来相当不错，但无法让它们在 g++ 的最新版本 (4.x) 上工作。 Felix 语言似乎也很好地支持模式匹配，但它并不是真正的 C++。

至于 Actor 模型，已有 ACT++ 和 Theron，但除了关于前者的论文之外我找不到任何东西，而后者只是单线程的 [参见答案]。

就我个人而言，我使用线程和线程安全消息队列来实现参与者。 消息是类似散列的结构，并将它们与许多预处理器宏一起使用来实现简单的模式匹配。

现在，我可以使用以下代码发送消息：

(new Message(this))
    ->set("foo", "bar")
    ->set("baz", 123)
    ->send(recipient);

并使用以下代码进行简单的模式匹配（qDebug 和 qPrintable 是 Qt 特定的）：

receive_and_match(m)
    match_key("foo")    { qDebug("foo: %s", qPrintable(m->value("foo").toString())); }
    or_match_key("baz") { qDebug("baz: %d", m->value("baz").toInt()); }
    or_match_ignore
end_receive

但是，这看起来对我来说有点老套，而且不是很健壮。

你会怎么做？ 我错过了任何现有的工作吗？

Answer 1

对于Actor模型来说，有
现有的实现，例如 ACT++
和塞隆，但我找不到
除了前者的论文之外的任何内容，以及
后者只是单线程的。

作为 Theron 的作者，我很好奇你为什么相信它是单线程的？

就我个人而言，我已经实现了演员
使用线程和线程安全
消息队列

这就是 Theron 的实现方式.. :-)

Ash

Answer 2

关于 erlang 的重要事情之一是如何使用这些功能来构建健壮的系统。

发送/接收模型是非共享的，并且是显式复制的。
进程本身是轻量级线程。

如果您确实需要 erlang 模型的强大特性，那么最好使用真实的进程和 IPC 而不是线程。

如果您想要健壮的消息传递，尽管您可能最终想要序列化和反序列化内容。 尤其是类型安全。

C++ 中的模式匹配并不总是很漂亮，但会有一个很好的模式 - 您最终将创建一个调度程序对象，它使用某种形式的多态性来获得您想要的内容。

尽管如果你不小心，你最终会在管道上得到 xml :)

真的，如果你想要 erlang 模型，你真的想使用 erlang。 如果存在速度慢的情况，我相信您可以使用外部功能互联网来增强您的程序。

重新实现部件的问题是您不会获得良好的内聚库和解决方案。 您已经拥有的解决方案看起来不再像 C++。

Answer 3

我目前正在为 C++ 实现一个名为“acedia”的 actor 库（谷歌上还没有任何关于它的信息），它使用“类型匹配”。 该库是我的硕士论文的一个项目，您可以用它向演员发送任何类型的数据。

一个小片段：

recipient.send(23, 12.23f);

在接收方，您可以像这样分析收到的消息：

Message msg = receive();
if (msg.match<int, float>() { ... }

...或者您可以定义一个为您调用函数或方法的规则集：

void doSomething(int, float);

InvokeRuleSet irs;
irs.add(on<int, float>() >> doSomething);
receiveAndInvoke(irs);

也可以匹配类型和值：

Message msg = receive();
if (msg.match<int, float>(42, WILDCARD) { ... }
else if (msg.match<int, float>() { ... }

常量“WILDCARD”意味着任何值都将被接受。 不传递任何参数等于将所有参数设置为“WILDCARD”； 这意味着您只想匹配类型。

这当然是一个小片段。 您还可以像 Scala 中一样使用“案例类”。 它们相当于 erlang 中的“原子”。 这是一个更详细的示例：

ACEDIA_DECLARE_CASE_CLASS(ShutdownMessage)
ACEDIA_DECLARE_CASE_CLASS(Event1)
ACEDIA_DECLARE_CASE_CLASS(Event2)

要对定义的案例类做出反应，您可以像这样编写一个演员：

class SomeActor : public Actor
{

  void shutdown() { done = true; }
  void handleEvent1();
  void handleEvent1();

  public:

    SomeActor() : done(false) { }

    virtual void act()
    {
      InvokeRuleSet irs;
      irs
        .add(on<ShutdownMessage>() >> method(&SomeActor::shutdown))
        .add(on<Event1>() >> method(&SomeActor::handleEvent1))
        .add(on<Event2>() >> method(&SomeActor::handleEvent2))
      ;
      while (!done) receiveAndInvoke(irs);
    }

};

要创建一个新的演员并启动它，您所需要编写的是：

Acedia::spawn<SomeActor>();

虽然库甚至没有达到测试体育场，但显示的片段可以工作我有第一个应用程序在上面运行。 该库的主要目标之一是支持分布式编程（也可以跨网络）。

你的问题是不久前提出的，但如果你对此感兴趣：请告诉我！ :)

Answer 4

我肯定有兴趣查看您的“acedia”图书馆，并愿意尽我所能提供帮助。 Erlang 有一些很棒的构造，C++ 绝对可以从这样的库中受益。

Answer 5

您可以使用 Qt 的信号/槽机制来模拟行为，特别是因为 Qt 的信号/槽支持多线程。

Answer 6

今天我在 sourceforge 托管该库：https://sourceforge.net/projects/acedia/

我之前说过这是一个早期版本。 但请随意批评它！

Answer 7

今天，如果你想要 C++ 中的 erlang 风格的健壮的 actor 和模式匹配，
也许 Rust 就是答案。

当然，当 OP 约 5 年前询问时，这还没有公开，截至 2014 年 4 月，它仍然不是 v1.0 - 但它进展得很好并且绝对稳定，足够的语言核心是稳定的我思考。

好吧，它不是 C++，但它具有与 C++ 相同的内存管理方法，除了它默认支持没有共享内存的轻量级任务（然后提供用于共享的受控库功能 - “Arc”）；
它可以直接调用（并直接公开）“extern C”函数。 您不能与 C++ 共享模板化库标头 - 但您可以编写模仿 C++ 集合类的泛型（反之亦然）来传递对数据结构的引用。