C++ 中的模式匹配风格？

Question

我喜欢 Haskell 风格的模式匹配。

我的 C++ 代码如下：

ObjectPtr ptr;
if(ptr.isType<Foo>()) { // isType returns a bool
  Ptr<Foo> p = ptr.convertAs<Foo>(); // convertAs returns a Ptr<Foo>
  ......
}
if(ptr.isType<Bar>()) {
  Ptr<Bar> p = ptr.convertAs<Bar>();
  ......
}

现在，我可以定义任何宏来简化这个过程吗？我已经思考这个问题有一段时间了，但无法进一步简化。

谢谢！

Answer 1

dynamic_cast 似乎会做你想做的事

struct A {
  virtual ~A() {}
};

struct B : struct  A { ... };
struct C : struct  A { ... };

A * a = new C;

if ( C * c = dynamic_cast<C*>( a ) ) {
   c->someCfunc();
}
else if ( B * b = dynamic_cast<B*>( a ) ) {
   b->someBfunc();
}
else {
   throw "Don't know that type";
}

Answer 2

我喜欢 Haskell 风格的模式匹配。

然后用 Haskell 编写你的程序。

您要做的是切换类型。如果人们想避免虚拟函数，这是一种常见的做法。现在，后者是 C++ 中的 OO 的基石。如果你想避免它们，为什么要用 C++ 编程呢？

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至于为什么这会让人皱眉：想象一下，您的代码中有很多这样的代码

if(ptr.isType<Foo>()) ...
if(ptr.isType<Bar>()) ... 

，然后有人来将 Baz 添加到 ptr 可能的类型中代表。现在，您正在搜索大型代码库，尝试找到所有切换类型的位置，并尝试找出需要添加 Baz 的位置。

而且，正如 Murphy 所说，当您完成后，Foz 也会作为类型添加。 （或者，再想一想，如果墨菲按照他的方式行事，那么它就会在你有机会完全添加 Baz 之前就悄悄出现。）

Answer 3

尝试使用 RTTI 在 C++ 中模拟模式匹配样式是一个好主意，但它肯定有缺点，因为 Haskell 和标准 ML 样式类型构造函数和 C++ 子类之间存在一些显着差异。 （注意：下面，我使用标准 ML 语法，因为我更习惯它。）

• 在 Haskell 和标准 ML 中，模式匹配可以为您将嵌套值绑定到模式变量（例如模式 a::b:: c::ds 将列表的前三个元素绑定到 a、b 和 c，其余元素则绑定到 a、b 和 c。列表到ds）。在 C++ 中，您仍然需要深入研究实际的嵌套结构，除非您或其他人想出了比此处提出的更复杂的宏。
• 在 Haskell 和 Standard ML 中，类型构造函数数据类型声明如 datatype 'a option = NONE | SOME of 'a 定义了一种新类型：'a option。构造函数 NONE 和 SOME 不是类型，它们是类型为 'a option 和 'a ->; 的值。 '一个选项，分别。在 C++ 中，当您定义 Foo 和 Bar 等子类来模拟类型构造函数时，您会获得新类型。
• 在 Haskell 和 Standard ML 中，像 SOME 这样的构造函数是构造它们所属数据类型的值的一流函数。例如，map SOME 的类型为'a list ->; '选项列表。在C++中，使用子类来模拟类型构造函数，你没有这种能力。
• 在 Haskell 和 Standard ML 中，数据类型是封闭的，因此没有人可以在不更改原始声明的情况下添加更多类型构造函数，并且编译器可以在编译时验证模式匹配是否可以处理所有情况。在 C++ 中，您必须竭尽全力限制谁可以对您的基类进行子类化。

最后，与以更典型的方式使用 C++ 多态性相比，您是否从模拟模式匹配中获得了足够的好处？使用宏使模拟模式匹配稍微更简洁（同时对阅读您代码的其他人进行混淆）是否值得？

Answer 4

我们共同创作了一个 C++ 模式匹配库，它允许您非常有效地进行模式匹配和类型分析。该库名为 Mach7，已在 BSD 许可下发布，可在 GitHub 上获取：https://github.com/索洛登4/马赫7。您可以在那里找到视频、海报、幻灯片、论文以及源代码。它目前支持 GCC 4.4+、Clang 3.4+ 和 Visual C++ 2010+。欢迎通过针对其存储库提交 GitHub 问题来询问有关该库的问题。

Answer 5

我假设您的 Ptr 模板具有 NULL 指针的概念。

ObjectPtr ptr;
if(Ptr<Foo> p = ptr.convertAs<Foo>()) { // convertAs returns a NULL pointer if the conversion can't be done.
  ......
}
if(Ptr<Bar> p = ptr.convertAs<Bar>()) {
  ......
}

不过，正如其他人所指出的，切换类型通常表明您在 C++ 中做错了什么。您应该考虑使用虚函数。

Answer 6

我认为这个宏正是您想要的：

#define DYN_IF(dest_type, dest_ptr, src_ptr)                                 \
    if((src_ptr).isType<dest_type>())                                        \
        if(int dest_type##dest_ptr = 1)                                      \
        for(Ptr<dest_type> dest_ptr = (src_ptr).convertAs<dest_type>();      \
            dest_type##dest_ptr;                                             \
            dest_type##dest_ptr=0)                                           

用法：

ObjectPtr ptr;
DYN_IF(Foo, foo_ptr, ptr) { 
    // foo_ptr is Ptr<Foo>
}
DYN_IF(Bar, bar_ptr, ptr)  // Works without braces too for single statement 
    // bar_ptr is Ptr<Bar>

我不会在旨在由其他人阅读的代码中推荐此类内容，但是既然您提到了“宏”这个词...

另外，我也不会'不要假装这与 Haskell/OCaml 风格的模式匹配有任何关系。如果您想要一种具有类似于 C++（嗯，有点）语义和真正模式匹配的语言，请检查 Scala。