2404C++,C++ADL扩展库

原文

ADL:依赖参数查找,是一组对函数调用式(包括隐式函数调用重载符号)中,未限定的函数名查找的规则.

NS::foo(a); //限定
foo(a); //未限定
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如果加了域的限定就是限定,比如加了名字空间或类名去调用foo.没有域限定的foo才会应用ADL查找规则.
以cppreference中的一例来看ADL:

#include <iostream>
int main()
{
     std::cout << endl; //`#1`错误:`'endl'`未在此名字空间中声明.这不是调用`endl()`函数,所以不适用`ADL`
    endl(std::cout); //`#2`,OK:编译器会从参数`std::cout`所在的名字空间`std`中查找`endl`函数,并找到了`std::endl`,成功调用
    (endl)(std::cout); //`#3`错误:子式`(endl)`不是函数调用式,不会应用`ADL`
}
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#1代码会编译错误,因为找不到endl,也不会应用ADL,因为endl不是个函数调用;
#2代码则是可调用的,因为编译器会从std::cout参数所在的std名字空间中查找endl函数,并找到了std::endl,成功调用.
#3代码会编译报错,因为(endl)式不是函数调用,不会应用ADL.

ADL更多的细节可参考

如何利用ADL规则来扩展现有库.前几天社区有个同学提了一个问题:这里,说struct_json无法转换如下结构为json串:

#include <eigen3/Eigen/Dense>
struct person {
  std::string name;
  int age;
  Eigen::Vector3d pos;
};
REFLECTION(person, name, age, pos);
int main() {
  person p{"tom", 20};
  std::string str;
  //`struct`到`json`
  struct_json::to_json(p, str);
  std::cout << str << "\n";
  person p1;
  //`json`到`struct`
  struct_json::from_json(p1, str);
  assert(p == p1);
}
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from_json和to_json时会编译报错,原因是因为Eigen::Vector3d是第三方结构,它不是一个struct_json可识别的反射类型,而Eigen::Vector3d因为是第三方的结构,不方便转换为struct_json识别的反射类型.

如果要支持该类型,或在struct_json内部增加Eigen::Vector3d结构的序化和反序化,但该方法治标不治本,因为还可能有无数的自定义类型,不可能每次都修改struct_json的代码.

更好方法:用ADL来扩展struct_json的序化和反序化,允许用户自定义函数来序化和反序化自定义或第三方结构.

struct_json::to_json内部调用了void to_json_impl(Stream&s,T&&t)具体来序化各种类型,只要让to_json_impl支持ADL,则就可在用户名字空间里序化json了.

先把限定sturct_json内部的域去掉,之前用detail::voidto_json_impl来序化,现在去掉域限制,改成未限定的函数调用即可:

using namespace detail;
to_json_impl(s, t);
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然后再在用户名字空间中定义to_json_impl:

namespace Eigen
{
    template <typename Stream>
    inline void to_json_impl(Stream &ss, Eigen::Vector3d const& val) {
        std::stringstream ss2;
        ss2 << "[" << val[0] <<"," << val[1] <<"," <<val[2] <<"]";
        ss.append(ss2.str());
    }
}
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此时再调用之前的to_json时,根据ADL规则,编译器会根据Eigen::Vector3dconst&val参数,查找Eigen名字空间中的to_json_impl,并调用.

这样struct_json就可支持自定义类型,from_json类似.

利用ADL规则很优雅的扩展了库,没有侵入式修改也没有继承,是个很好的扩展库的方法.