问题
我正做的一个项目需要在Erlang 节点和C++ 节点之间传输大量的事件,在C++这一侧,使用struct储存这些消息。
自然的,我需要很多struct,例如:
struct msg_greeting{
std::string sender;
std::string content;
int content_length;
std::string content_type;
};
struct msg_bye{
std::string sender;
};
在Erlang这一侧,使用tuple储存,由于Erlang是动态类型的,所以不需要定义,这里只是说明:
view sourceprint?1 {greeting, Sender ::string(), Content ::string(), ContentLength ::int(), ContentType ::atom() }
2 {bye, Sender ::string() }
消息的传输可以使用tinch_pp ()
如果你第一次使用tinch_pp,下面这一段是一个简单的接收和匹配的过程,即使不了解tinch_pp也可以看懂:
void connect::msg_receiver_routine()
{
try{
while(1) {
matchable_ptr msg = mbox->receive();
int token;
std::string type;
matchable_ptr body;
if(msg->match(
make_e_tuple(atom("event"),
e_string(&type)),
any(&body)))
//do something here
else
//some log here
}
}catch(boost::thread_interrupted e){
// @todo output some log here
}
};
我们使用event标识一个erlang事件,type是这个事件的类型,body是事件内容,也就是我们之前定义的greeting或者bye。
接下来,我们需要实现事件的处理,首先,我们需要把tinch_pp匹配出来的tuple填入我们的c++结构。
我们这样做:
msg_ptr on_greeting(matchable_ptr p){
std::string sender;
std::string content;
int contentLength;
std::string contentType;
bool matched = p->match(make_e_tuple(
erl::string(&sender),
erl::string(&content),
erl::int_(&contentLength),
erl::atom(&contentType)
));
if(matched){
msg_ptr = shared_ptr<msg_greeting>(new msg_greeting());
msg_ptr->Sender = sender;
msg_ptr->Content = content;
msg_ptr->ContentLength = contentLength;
msg_ptr->ContentType = contentType;
return msg_ptr;
}
return shared_ptr<msg_greeting>();
}
问题在于,我们需要为每个消息写这么一大段代码。假如我们的C Node需要处理几十种消息,我们就需要把这个代码重复几十遍,而实际上只有一小部分才是有用的(有差异的)。
提取通用代码
怎样才能省去重复的部分,只保留其中的精华呢?这就需要元编程和预处理器了,我们稍后再介绍。
首先,最显著的差异就是不同的消息中的信息不一样,用c++的说法是:他们具有不同的成员。
去掉这个差异后,我们的代码可以简化为:
msg_ptr on_greeting(matchable_ptr p){
if(matched){
msg_ptr mp = msg_greeting::make(p);
return mp;
}
return shared_ptr<msg_greeting>();
}
看似简洁了许多,但实际上,我们只是把msg_greeting特有的处理(差异)隐藏在msg_greeting定义的静态方法里了。
至少,我们的on_xxxx方法看起来干净点了。
但是,我们还是需要在某处(msg_greeting内部)定义这些代码。
更好的方案
反射是很多语言都具有的特性,反射意味着类具有了自省的能力,即一个类知道自己有哪些成员,这些成员有哪些属性。
如果C++支持反射,我们这个问题就好解决了,我们可以定义一个msg_fill方法,按照msg成员的属性,从matchable_ptr获取成员的值。等等,C++可没有反射支持,至少我不知道。
那么,我们自己来实现一个吧。
成员属性
我们需要一个能保存成员属性的,符合C++语法的物件。有两种选择:对象,类型。
对象对应着运行时,类型对应着编译时。考虑到速度和效率,我们选择类型。
在C++进行元编程,主要是依靠模板来实现的,首先我们声明一个模板,用来表示成员
template <class Type ,class Struct, Type(Struct::*Field)>
struct auto_field;
这个模板有三个参数:Type表示成员的C++类型,Struct表示这个成员所属的结构,Field是成员指针,用来记住这个成员在所属结构中所处的位置。
光有声明没有什么作用,所以我们需要一些实现(或者说模板定义):
template <class Struct, bool(Struct::*Field)>
struct auto_field<bool, Struct, Field>{
typedef tinch_pp::erl::atom field_e_type;
typedef std::string field_c_type;
static void fill(Struct* s, field_c_type& c){
s->*Field = (c == "true");
};
};
可以看出,我们通过模板特化,为bool类型的成员提供了:
C++类型
Erlang类型
填充C++类型的fill方法
这里其实隐藏了一个问题,怎么知道需要定义这几个类型和静态成员函数呢?稍后再介绍。
类似的,我们可以为更多的类型提供特化,不再重复。
至此,我们已经知道怎么定义类型成员,并记住成员的属性。
填充数据
有了成员的属性,我们就可以解析消息tuple了,参考最初的代码,填充方法的伪实现应该长这样:
template <class Msg>
bool fill(Msg* e){
field_0_c_type field_0_c;
field_1_c_type field_1_c;
field_2_c_type field_2_c;
bool matched = p->match(make_e_tuple(
field_0_e_type(&field_0_c),
field_1_e_type(&field_1_c),
field_2_e_type(&field_2_c)
));
if(matched){
Event::fill(e,field_0_c);
Event::fill(e,field_1_c);
Event::fill(e,field_2_c);
return true;
}
return false;
};
到此,我们发现不同事件的成员数目是不同的,所以,上述伪代码只能适应成员数为3的消息。
那么,我们就需要提供一组fill实现,每个负责一个成员数。同样,使用模板参数和模板特化来实现:
template <int Size,class Msg>
bool fill(Msg* e);
template <class Msg>
bool fill<1,Msg>(Msg* e){
field_0_c_type field_0_c;
bool matched = p->match(make_e_tuple(
field_0_e_type(&field_0_c)
));
if(matched){
Event::fill(e,field_0_c);
return true;
}
return false;
};
template <class Msg>
bool fill<2,Msg>(Msg* e)
field_0_c_type field_0_c;
field_1_c_type field_1_c;
......
额~ 这不是又重复了吗?
别急,我们可以用boost::preprocess收敛这些实现,boost::preprocess用来生成重复的代码,
使用后,我们的fill方法长这样:
namespace aux {
template <int FieldListSize,typename FieldList>
struct fill_impl;
#define EMATCH_MAX_FIELD 8
#define BOOST_PP_ITERATION_LIMITS (1,8)
#define BOOST_PP_FILENAME_1 <e_match_impl.h>
#include BOOST_PP_ITERATE()
};
template<typename FieldList>
struct fill : aux::fill_impl<boost::mpl::size<FieldList>::type::value , FieldList>{
};
怎么回事?fill方法消失了?
不,并没有消失,我们把他隐藏在
e_match_impl.h