《Modern C++ Design》Loki庫源碼讀解隨想

《Modern C++ Design》Loki庫源碼讀解隨想

大牛Andrei Alexandrescu的《Modern C++ Design》討論的是C++語言的最前沿研究：generative programming。本書中譯版估計得要半年以後才能出來，所以只能靠其所附源碼來窺測generative programming了。

目前，我剛將源碼讀解了約一半，等全部讀完，我會將我的讀解注釋放出來的。現在，現談一下我的感想。

    先扯得遠一點。C++有兩個巨大優點：和C相容，自由；有兩個巨大缺點：和C相容，複雜。C++極其複雜，很難掌握，而這正是“自由”的代價。C++語言是個多編程風格的語言，它同時支援過程化、基於對象、物件導向、泛型、產生性這5種編程思想，具有極其強大的表達能力，可以方便地將各種設計轉化為實現。

generic Programming的思想精髓是基於介面編程（相對於OOP，連多態所需的基類都不要了），它的技術出發點是選擇子，核心技術是：類型推導、類型萃取、特化/偏特化，其成果是STL庫：一組通用容器和一組操作於通用容器上的通用演算法。

generative programming的思想精髓是基於策略編程（編譯器根據策略自動產生所需代碼，由於具有更高的抽象性，所以代碼複用度也更高），在Loki庫的實現中，目前只使用了遞迴策略，它的技術出發點是Typelist，核心技術是：類型推導、類型萃取、特化/偏特化、多重繼承、類型間去耦合，其成果是Loki庫：對設計模式的封裝。

Typelist是一種對類型本身進行儲存和管理的技巧，它的源碼已經貼過了，我也作了註解，此處不再談論。

這是多重繼承在COM之後的又一大型運用。多重繼承極易發生菱型缺陷，所以Loki庫使用了類型間去耦合技術來避免：

    template <typename T>

    struct Type2Type

    {

        typedef T OriginalType;

    };

經過這樣一層轉換後，原類型T間的各種轉換關係（尤其是繼承/派生關係）已不複存在，菱型缺陷不會再發生了。

Loki庫的具體實現相當講究技巧，設計它非常困難（難度遠大於STL庫，和Boost庫有得一拼啊）。但使用它卻非常容易，而且便利顯著。由於Loki庫提供了對設計模式的封裝，所以極大量地豐富了C++語言的表達能力，使的你的設計更容易地轉化為實現。

目前，Loki庫只提供了對廠模式和visitor模式的封裝，它還處於發展初期。

我以visitor模式為例，講解Loki庫提供的便利。

Visitor模式有四種實現方式：1一串RTTI的類型判斷；2二次調度（double dispatch）；3建立類型與處理函數的對應表；4非迴圈visitor（Acyclic Visitor）。在《More Effective C++》 Item 31中討論了前3種實現（雖然它的例子本身不太算visitor模式的）。第四種方式在《使用設計模式改善程式結構》（二）（http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/l-dpstruct/part2/index.shtml）中有詳細講解。

 

原型圖

以這張原型圖而言，使用者需要自己實現大量的代碼，而且，由於使用多重繼承技術，在具體Host類間有繼承關係時，它一定會發生問題。

 Loki庫實現圖

 

使用Loki庫，使用者實現visitor模式時只需：讓Host類從BaseVisitable繼承，並在所有衍生類別中加上DEFINE_VISITABLE()宏，讓所有Visitor類從BaseVisitor類和VisitorImpl類進行二重繼承（並且可以只提供對自己感興趣的Host類的處理函數，不感興趣的不提供處理函數）。使用者的工作量非常小、非常簡單，設計人員可以不用為實現而分心了。

更重要的是，由於採用了類型間去耦合技術，多個Host之間存在繼承關係時，不會發生問題（其具體實現較複雜，於是我在UML圖上作了模糊處理，沒有展示出來，留在以後Loki庫源碼讀解時講述）。