（原创）用c++11打造好用的any

　　上一篇博文用c++11实现了variant，有童鞋说何不把any也实现一把，我正有此意，它的兄弟variant已经实现了，any也顺便打包实现了吧。其实boost.any已经挺好了，就是转换异常时，看不到详情，和boost.variant一样的问题。实现any比实现variant要简单，需要解决的关键技术是类型擦除，关于类型擦除我之前的博文有介绍，想了解的童鞋点这里。

实现any的关键技术

　　any能容纳所有类型的数据，因此当赋值给any时，需要将值的类型擦除才行，即以一种通用的方式保存所有类型的数据。这里可以通过继承去擦除类型，基类是不含模板参数的，派生类中才有模板参数，这个模板参数类型正是赋值的类型，在赋值时，将创建的派生类对象赋值给基类指针，基类的派生类中携带了数据类型，基类只是原始数据的一个占位符，通过多态，它擦除了原始数据类型，因此，任何数据类型都可以赋值给他，从而实现了能存放所有类型数据的目标。当取数据时需要向下转换成派生类型来获取原始数据，当转换失败时打印详情，并抛出异常。由于any赋值时需要创建一个派生类对象，所以还需要管理该对象的生命周期，这里用unique_ptr智能指针去管理对象的生命周期。
　　下面来看看一个完整的any是如何实现的吧。

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <typeindex>
struct Any
{
    Any(void) : m_tpIndex(std::type_index(typeid(void))){}
    Any(const Any& that) : m_ptr(that.Clone()), m_tpIndex(that.m_tpIndex) {}
    Any(Any && that) : m_ptr(std::move(that.m_ptr)), m_tpIndex(that.m_tpIndex) {}

    //创建智能指针时，对于一般的类型，通过std::decay来移除引用和cv符，从而获取原始类型
    template<typename U, class = typename std::enable_if<!std::is_same<typename std::decay<U>::type, Any>::value, U>::type> Any(U && value) : m_ptr(new Derived < typename std::decay<U>::type>(forward<U>(value))),
        m_tpIndex(type_index(typeid(typename std::decay<U>::type))){}

    bool IsNull() const { return !bool(m_ptr); }

    template<class U> bool Is() const
    {
        return m_tpIndex == type_index(typeid(U));
    }

    //将Any转换为实际的类型
    template<class U>
    U& AnyCast()
    {
        if (!Is<U>())
        {
            cout << "can not cast " << typeid(U).name() << " to " << m_tpIndex.name() << endl;
            throw bad_cast();
        }

        auto derived = dynamic_cast<Derived<U>*> (m_ptr.get());
        return derived->m_value;
    }

    Any& operator=(const Any& a)
    {
        if (m_ptr == a.m_ptr)
            return *this;

        m_ptr = a.Clone();
        m_tpIndex = a.m_tpIndex;
        return *this;
    }

private:
    struct Base;
    typedef std::unique_ptr<Base> BasePtr;

    struct Base
    {
        virtual ~Base() {}
        virtual BasePtr Clone() const = 0;
    };

    template<typename T>
    struct Derived : Base
    {
        template<typename U>
        Derived(U && value) : m_value(forward<U>(value)) { }

        BasePtr Clone() const
        {
            return BasePtr(new Derived<T>(m_value));
        }

        T m_value;
    };

    BasePtr Clone() const
    {
        if (m_ptr != nullptr)
            return m_ptr->Clone();

        return nullptr;
    }

    BasePtr m_ptr;
    std::type_index m_tpIndex;
};

 

测试代码：

void TestAny()
{
    Any n;    
    auto r = n.IsNull();//true
    string s1 = "hello";
    n = s1;
    n = "world";
    n.AnyCast<int>(); //can not cast int to string
    Any n1 = 1;
    n1.Is<int>(); //true
}

再总结一下any的设计思路：Any内部维护了一个基类指针，通过基类指针擦除具体类型，any_cast时再通过向下转型获取实际数据。当转型失败时打印详情。

c++11 boost技术交流群：296561497，欢迎大家来交流技术。