c++ - 与任何类型的函数的接口

问题描述

我想为消息泵定义一个接口，该接口能够发送和接收具有用户指定类型的消息，以便在生产者和消费者之间进行通信。

目前我已经这样做了：

template <typename Message>
struct message_pump
{
    virtual void send(Message &&) = 0;

    //! Blocks if no message is available.
    virtual Message receive() = 0;
};

然后我想将此message_pump接口用作active类的成员（Herb Sutters 的模式 - “Prefer Using Active Objects 而不是 Naked Threads”）：

template <typename Message>
class active
{
  private:
    struct quit_message{};
    using MessageProxy = typename std::variant<Message, quit_message>;

    std::unique_ptr<message_pump<MessageProxy>> message_pump_impl;
    std::function<void(Message&&)> message_handler;
    std::thread worker_thread;

    void thread_code() {
        while(true)
        {
            auto m{message_pump_impl->receive()};
            if(std::holds_alternative<quit_message>(m))
                break;
            message_handler(std::move(std::get<Message>(m)));
        }
    }

  public:
    active(std::unique_ptr<message_pump<MessageProxy>> message_pump_impl,
           std::function<void(Message&&)> message_handler) : 
               message_pump_impl{std::move(message_pump_impl)},
               message_handler{message_handler},
               worker_thread{[this](){ this->thread_code(); }} {}

};

message_pump这里的问题是静态和动态多态性不能很好地混合，并且在不知道底层的类型的情况下不可能注入实现Message。

我做这active门课的原因是我想在各种 RTOS 中重用它，它们提供不同queue的thread类实现，并且仍然能够在本地计算机上测试它。（我在这个清单中std::thread只是为了简化，因为如何使thread实现可注入是一个不同的主题）。

问题是定义接口的首选方式 - 最 OOP 和“应该做的”方式 - 以便message_pump能够轻松地将实现注入active类？

我有几个解决方案：

struct message {}在内部定义message_pump并创建MessageProxy一个从message_pump::message. 然后std::unique_ptr<message>从receive()接口函数返回。
使用std::any而不是Message里面MessagePump。
使用静态多态性并message_pump通过模板参数注入实现。然后message_pump不需要显式定义接口，如果实现者没有特定的功能，我们将得到编译器错误。
使用 C++20 概念？（我也想知道如何用 C++17 解决它）。
混合 Ad.4 和 Ad.5：使用模板参数，但明确定义它应实现的接口。
其他？

标签： c++interfacepolymorphismc++17c++-concepts

解决方案

使用动态多态性。这是可行的，但是，它需要active类型公开它在内部使用什么类型来保存消息，以便可以构造正确类型的队列。
struct message {}在内部定义message_pump并创建MessageProxy一个从message_pump::message. 如果我们使用动态多态性，这不会给我们带来任何好处。但是，如果使用静态多态性，用户消息可以派生自 active::message哪个可以派生自message_pump::message，这样就可以在没有“emplace”方法的情况下添加不可移动的消息。必须从中派生消息active::message是一个不应该被忽视的缺点，特别是如果消息可以重用现有类型，例如int其他类型。即使对于通常不需要这样做的队列，这也需要动态分配消息。
使用std::any而不是Message里面MessagePump。如果使用动态多态性，它解决了active必须公开它在内部使用的消息类型并允许active不是模板的问题。但是会丢失静态类型检查并具有运行时开销。我不建议这样做，因为静态类型检查可以使重构更不容易出错。
使用静态多态性并message_pump通过模板参数注入实现。如果message_pump是模板模板参数，active则不必公开它在内部使用的消息类型。这类似于标准库采用的方法。但是，错误消息可能难以理解。
使用 C++20 概念？（我也想知道如何用 C++17 解决它）。概念可以帮助记录message_pump需要哪些方法，并可能给出更好的错误。我不会用 c++17 尝试这样的事情，因为 c++17 版本往往难以阅读并且在这种情况下几乎没有什么好处。
使用模板参数，但明确定义它应该实现的接口。基本上是什么概念是要实现的。
其他？实现一个可在多个平台上工作的队列，可能使用#ifdef并已使用该队列或该队列的active默认模板参数。activemessage_pump

c++ - 与任何类型的函数的接口

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