boost::variant 和 boost::any 如何工作？

Question

boost 库中的variant 和any 内部如何工作？在我正在进行的一个项目中，我目前使用标记联合。我想使用其他东西，因为 C++ 中的联合不允许您使用带有构造函数、析构函数或重载赋值运算符的对象。

我查询了any和variant的大小，并用它们做了一些实验。在我的平台中，variant 采用其最长可能类型的大小加上 8 个字节：我认为它只是 8 个字节的类型信息，其余的是存储的值。另一方面，any 只占用 8 个字节。因为我在 64 位平台上，所以我猜 any 只是保存一个指针。

Any 如何知道它持有什么类型？ Variant 如何通过模板实现其功能？在使用这些类之前我想更多地了解它们。

Answer 1

如果您阅读 boost::any 文档，它们会提供该想法的来源： http://www.two-sdg.demon.co.uk/curbralan/papers/ValuedConversions.pdf

这是基本的信息隐藏，是一项必备的 C++ 技能。学起来吧！

由于这里投票最高的答案是完全不正确的，而且我怀疑人们实际上会去查看源代码来验证这一事实，这里有一个类似接口的基本实现，它将用 f() 函数包装任何类型，并且允许调用它：

struct f_any
{
   f_any() : ptr() {}
   ~f_any() { delete ptr; }
   bool valid() const { return ptr != 0; }
   void f() { assert(ptr); ptr->f(); }

   struct placeholder
   {
     virtual ~placeholder() {}
     virtual void f() const = 0;
   };

   template < typename T >
   struct impl : placeholder
   {
     impl(T const& t) : val(t) {}
     void f() const { val.f(); }
     T val;
    };
   // ptr can now point to the entire family of 
   // struct types generated from impl<T>
   placeholder * ptr;

   template < typename T >
   f_any(T const& t) : ptr(new impl<T>(t)) {}

  // assignment, etc...
};

boost::any 执行相同的基本操作，除了 f() 实际上返回 typeinfo const& 并提供对any_cast 函数进行工作的其他信息访问。

Answer 2

boost::any 和 boost::variant 之间的主要区别在于 any 可以存储任何类型，而 variant > 只能存储一组枚举类型中的一个。 any 类型存储一个指向对象的 void* 指针，以及一个 typeinfo 对象来记住底层类型并强制执行某种程度的类型安全。在 boost::variant 中，它计算最大大小的对象，并使用“placement new”在此缓冲区内分配对象。它还存储类型或类型索引。

请注意，如果您安装了 Boost，您应该能够在“any.hpp”和“variant.hpp”中看到源文件。只需在“/usr”、“/usr/local”和“/opt/local”中搜索“include/boost/variant.hpp”和“include/boost/any.hpp”，直到找到已安装的标头，然后你可以看一下。

编辑
正如下面的评论所指出的，我对 boost::any 的描述略有不准确。虽然它可以使用 void* 实现（以及模板化销毁回调以正确删除指针），但实际实现使用 any::placeholder*，其中 < code>any::holder作为 any::placeholder 的子类，用于统一类型。

Answer 3

boost::any 只是在模板化构造函数运行时快照 typeinfo：它有一个指向非模板化基类的指针，该基类提供对 typeinfo 的访问，以及派生的构造函数满足该接口的特定类型的类。实际上可以使用相同的技术来捕获一组类型的其他通用功能（例如流、通用运算符、特定函数），尽管 boost 不提供对此的控制。

boost::variant 在概念上与您之前所做的类似，但不是字面上使用 union 而是采用手动方法在其缓冲区中放置构造/销毁对象（同时处理对齐问题）显式地）它解决了 C++ 在实际联合中具有复杂类型的限制。