关于 C++ 中的声明式编程

Question

我经常面临将一个 API 的参数空间映射到另一个 API 的参数空间的问题。我经常看到这个问题是通过嵌套嵌套... switch 语句来解决的。

我想知道是否会有一个库或一种技术允许您“声明”映射而不是“编程”它。

一个简单的示例包括将两个枚举的值合并为一个：

namespace sourceAPI {
  struct A { typedef e { A1, A2, A3 } };
  struct B { typedef e { B1, B2 } };
}

namespace targetAPI {
  struct AB { typedef e { A1B1, A1B2, A2B1, A2B2, A3B1, A3B2 } };
}

其中映射通常是这样完成的

switch( a ){
  case( A::A1 ): switch( b ) {
     case( B::B1 ): return A1B1;
     case( B::B2 ): return A1B2;
     ....
}

并且此映射仍然需要一个“反向”开关。

但我宁愿喜欢一些“密集”的东西，比如

declare( source( A::A1, B::B1 ), target( AB::A1B1 ) );
declare( source( A::A1, B::B2 ), target( AB::A1B2 ) );
....

有人见过这样的技术、框架或库吗？

Answer 1

您可以使用 Boost.Bimap ，它提供两种类型之间的双向映射。

它有一点运行时开销（通常，与为此目的使用一对 std::map 所获得的开销大致相同，但这并不是很多）。

不过，它确实允许您定义与示例一样密集的映射；通常，您只需将对添加到地图中，一次一对。

Answer 2

使用表驱动的方法很好 - 它是等效的。

您需要担心两个问题：枚举布局更改（更改序数）或枚举内容更改（添加/删除）。

无论您选择什么解决方案，您都希望减轻这两个问题引起的问题。

在我自己的工作中，我更喜欢使用这样的模式：

TargetAPI ToTargetAPI(SourceAPI source)
{
    // ...
}

在事物可能嵌套的地方，我调用另一个 ToXXXX 方法。

对于枚举，我的 ToXXXX 方法要么是单个开关，要么是表查找（或者在某些情况下是表达式转换），并且我使用抛出的代码检查输入范围（无论是边界检查还是开关中的默认语句）。

对我来说，从一种类型转换为另一种类型的机制并不重要，重要的是通过硬失败和快速失败来防止 API 更改时出现错误的工程。这样想一下：您会浪费更多时间输入完整的 switch 语句（嵌套或非嵌套）并进行错误检查或从超出范围且未检查的枚举中跟踪错误吗？

Answer 3

在许多情况下，您可以通过简单的查找表来完成此任务。由于枚举类型可以转换为整数值，因此您可以将它们用作不同类型枚举类型数组的索引，从而实现快速轻松的转换。它有一个令人愉快的副作用，那就是它的制造速度与人类所能达到的速度差不多。根据您的使用情况，查找表可能会变得相当大（但是，如果您为每个枚举创建一个带有一种情况的 switch 语句，那么查找表会变得更大）。另外，如果您需要双向转换，那么您必须创建 2 个查找表，每个方向一个。

另外，请注意，许多编译器可以将枚举类型优化为存储每个值所需的最小数据类型。有一些方法可以解决这个问题（通常是编译器标志，或者您可以声明一个“虚拟”值，例如 0xffffffff 来强制进行 32 位枚举），但值得注意。

如果您有非整数值，则可以使用映射。 STL 包括多个变体，正如其他人提到的，boost 有一个很好的双向变体。

Answer 4

对于这种特定类型的任务，您通常可以稍微作弊，只需对两个枚举使用不重叠的位模式即可。例如：

enum A::e a;
enum B::e b;

// ... set values of a and b.

AB::e result = (b << 2) | a;

在这种特殊情况下，由于 A 恰好具有三个成员，因此结果甚至是连续的值范围。当成员数量（除了一个枚举之外的所有成员）不小于 2 的幂次方时，结果将是不连续的。

我很确定你的问题确实是更普遍的，而不仅仅是找到一种方法来处理这个特定的问题。事实上，我怀疑这个例子纯粹是假设的。不幸的是，很难猜测您可能关心哪些其他类型的问题。 C++ 中声明式编程的示例确实不少。举几个明显的例子，几乎所有使用 Boost Spirit 或 Boost Xpressive 的东西最终都会至少进行一些声明性编程。然而，无论好坏，这两者都致力于解决类似的问题，而这些问题恰好与您似乎关心的问题有很大不同。

Answer 5

以 boost::tuple 作为键的 std::map。
如果您不介意在声明中使用“make_tuple”，那么您的声明中已经免费拥有了可变键元素。您需要“make_tuple”来进行实际的转换。

编辑：
当需要范围或通配符时，事情确实会变得更加复杂