Question

我正在编写一个解析器，并使用std::variant来表示AST的节点。对于基本表达式，我有类似的内容：

struct Add;
struct Sub;
struct Mul;
struct Div;
typedef std::variant<Add, Sub, Mul, Div> Node;

（实际的结构定义会在后面介绍，因为其中一些参考了Node。）

与将Node声明为抽象基类并将Add等声明为子类相比，我发现这种方法更好，因为它使我能够将使用AST的逻辑与AST本身分开。例如，计算表达式的代码可以使用std::visit，而Node不需要虚拟的evaluate方法或进行类型检查和下转换。

我的问题是我希望每个Node都具有一些字段，并且我希望能够在使用这些字段时将所有Node变体视为相同。

我唯一的策略是：

将Node定义为具有公共字段和单独的std::variant成员的结构。
在每个Node选项中分别定义字段，并为每个字段定义一个具有const auto &成员的访问者，以选择该字段。换句话说，只使用访客。

还有其他方法吗？我真正想做的是定义一个带有字段的抽象基类，让所有Node替代项（Add等）都继承自该类，然后说：不知道这个std::variant包含什么替代品，但我知道它们都是该基类的实例，我只想将其用作该类的实例。”

Answer 1

假设变体中的每个类型都有一个字段std::string_view token;（无论是在每个字段中写出还是来自于常见的（不一定是多态的）基类都取决于您），您可以编写类似以下内容的访问器以下：

std::string_view getToken(const Node& node)
{
  return std::visit([](const auto& n) { return n.token; }, node);
}

https://godbolt.org/z/B8tAdY

请注意，您不必手动添加重载-lambda中的auto本质上使lambda成为模板，因此您仅依赖于编译时多态性。您最终得到一个漂亮的跳转表（每个表仅返回相应的成员偏移量）：

std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 0ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&): # @"std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 0ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)"
        mov     rax, qword ptr [rsi + 8]
        mov     rdx, qword ptr [rsi + 16]
        ret
std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 1ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&): # @"std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 1ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)"
        mov     rax, qword ptr [rsi + 16]
        mov     rdx, qword ptr [rsi + 24]
        ret
std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 2ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&): # @"std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 2ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)"
        mov     rax, qword ptr [rsi + 8]
        mov     rdx, qword ptr [rsi + 16]
        ret
std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 3ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&): # @"std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 3ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)"
        mov     rax, qword ptr [rsi + 16]
        mov     rdx, qword ptr [rsi + 24]
        ret

std::__detail::__variant::__gen_vtable<true, std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> >, getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>::_S_vtable:
        .quad   std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 0ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)
        .quad   std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 1ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)
        .quad   std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 2ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)
        .quad   std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<true, std::__detail::__variant::_Multi_array<std::basic_string_view<char, std::char_traits<char> > (*)(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)>, std::tuple<std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&>, std::integer_sequence<unsigned long, 3ul> >::__visit_invoke(getToken(std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)::$_0&&, std::variant<Add, Sub, Mul, Div> const&)

可悲的是，使用通用基类不会使编译器意识到所有情况都具有相同的代码-您仍然保留跳转表：https://godbolt.org/z/GTyNgP

从理论上讲，您可以使用自定义的类似变量的类型擦除数据结构，该结构可以知道所有具有公共基类的类型，并通过该基类进行遍历。但这朝着只有具有公共接口等的NodeBase类的方向发展。

Answer 2

假设每一类的基类偏移量会有所不同（通常不能保证C ++中基类的偏移量为零）。显然，这意味着您需要知道变量中存储的实际类型，才能找到基类的子对象。

一旦意识到这一点，就会明白为什么您的选择有效：

如果公共字段是Node的一部分，则它们在Node中始终处于固定的偏移量
如果使用访问者，它将找到实际类型，从而可以计算出与基类子对象的每个类型的偏移量。

如何多态使用std :: variant的替代类型

2 个答案: