《 Modern C++ Design 》 Loki 庫(kù)源碼讀解隨想

大牛 Andrei Alexandrescu 的《 Modern C++ Design 》討論的是 C++ 語(yǔ)言的最前沿研究： generative programming 。本書(shū)中譯版估計(jì)得要半年以后才能出來(lái)，所以只能靠其所附源碼來(lái)窺測(cè)generative programming了。

目前，我剛將源碼讀解了約一半，等全部讀完，我會(huì)將我的讀解注釋放出來(lái)的。現(xiàn)在，現(xiàn)談一下我的感想。

??? 先扯得遠(yuǎn)一點(diǎn)。C++有兩個(gè)巨大優(yōu)點(diǎn)：和C兼容，自由；有兩個(gè)巨大缺點(diǎn)：和C兼容，復(fù)雜。C++極其復(fù)雜，很難掌握，而這正是“自由”的代價(jià)。C++語(yǔ)言是個(gè)多編程風(fēng)格的語(yǔ)言，它同時(shí)支持 過(guò)程化、基于對(duì)象、面向?qū)ο蟆⒎盒汀⑸尚?/span> 這5種編程思想，具有極其強(qiáng)大的表達(dá)能力，可以方便地將各種設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)現(xiàn)。

generic Programming 的思想精髓是基于接口編程（相對(duì)于OOP，連多態(tài)所需的基類(lèi)都不要了），它的技術(shù)出發(fā)點(diǎn)是選擇子，核心技術(shù)是：類(lèi)型推導(dǎo)、類(lèi)型萃取、特化/偏特化，其成果是STL庫(kù)：一組通用容器和一組操作于通用容器上的通用算法。

generative programming 的思想精髓是基于策略編程（編譯器根據(jù)策略自動(dòng)生成所需代碼，由于具有更高的抽象性，所以代碼復(fù)用度也更高），在Loki庫(kù)的實(shí)現(xiàn)中，目前只使用了遞歸策略，它的技術(shù)出發(fā)點(diǎn)是Typelist，核心技術(shù)是：類(lèi)型推導(dǎo)、類(lèi)型萃取、特化/偏特化、多重繼承、類(lèi)型間去耦合，其成果是Loki庫(kù)：對(duì)設(shè)計(jì)模式的封裝。

Typelist 是一種對(duì)類(lèi)型本身進(jìn)行存儲(chǔ)和管理的技巧，它的源碼已經(jīng)貼過(guò)了，我也作了注解，此處不再談?wù)摗?span lang="EN-US">

這是多重繼承在COM之后的又一大型運(yùn)用。多重繼承極易發(fā)生菱型缺陷，所以Loki庫(kù)使用了類(lèi)型間去耦合技術(shù)來(lái)避免：

??? template <typename T>

??? struct Type2Type

??? {

??????? typedef T OriginalType;

??? };

經(jīng)過(guò)這樣一層轉(zhuǎn)換后，原類(lèi)型 T 間的各種轉(zhuǎn)換關(guān)系（尤其是繼承 / 派生關(guān)系）已不復(fù)存在， 菱型缺陷 不會(huì)再發(fā)生了。

Loki庫(kù)的具體實(shí)現(xiàn)相當(dāng)講究技巧，設(shè)計(jì)它非常困難（難度遠(yuǎn)大于STL庫(kù)，和Boost庫(kù)有得一拼啊）。但使用它卻非常容易，而且便利顯著。由于Loki庫(kù)提供了對(duì)設(shè)計(jì)模式的封裝，所以極大量地豐富了C++語(yǔ)言的表達(dá)能力，使的你的設(shè)計(jì)更容易地轉(zhuǎn)化為實(shí)現(xiàn)。

目前，Loki庫(kù)只提供了對(duì)廠模式和visitor模式的封裝，它還處于發(fā)展初期。

我以visitor模式為例，講解Loki庫(kù)提供的便利。

Visitor 模式有四種實(shí)現(xiàn)方式：1一串RTTI的類(lèi)型判斷；2二次調(diào)度（double dispatch）；3建立類(lèi)型與處理函數(shù)的對(duì)應(yīng)表；4非循環(huán)visitor（Acyclic Visitor）。在《More Effective C++》 Item 31中討論了前3種實(shí)現(xiàn)（雖然它的例子本身不太算visitor模式的）。第四種方式在《使用設(shè)計(jì)模式改善程序結(jié)構(gòu)》（二）（ http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/l-dpstruct/part2/index.shtml ）中有詳細(xì)講解。

?

原型圖

以這張?jiān)蛨D而言，用戶(hù)需要自己實(shí)現(xiàn)大量的代碼，而且，由于使用多重繼承技術(shù)，在具體 Host 類(lèi)間有繼承關(guān)系時(shí)，它一定會(huì)發(fā)生問(wèn)題。

?Loki 庫(kù)實(shí)現(xiàn)圖

?

使用 Loki 庫(kù)，用戶(hù)實(shí)現(xiàn) visitor 模式時(shí)只需：讓 Host 類(lèi)從 BaseVisitable 繼承，并在所有派生類(lèi)中加上 DEFINE_VISITABLE() 宏，讓所有 Visitor 類(lèi)從 BaseVisitor 類(lèi)和 VisitorImpl 類(lèi)進(jìn)行二重繼承（并且可以只提供對(duì)自己感興趣的 Host 類(lèi)的處理函數(shù)，不感興趣的不提供處理函數(shù)）。用戶(hù)的工作量非常小、非常簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)人員可以不用為實(shí)現(xiàn)而分心了。

更重要的是，由于采用了類(lèi)型間去耦合技術(shù)，多個(gè) Host 之間存在繼承關(guān)系時(shí)，不會(huì)發(fā)生問(wèn)題（其具體實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，于是我在 UML 圖上作了模糊處理，沒(méi)有展示出來(lái)，留在以后 Loki 庫(kù)源碼讀解時(shí)講述）。