非递归访问自定义变体 - 如何优雅地返回值？

Posted 2023-02-16

【中文标题】非递归访问自定义变体 - 如何优雅地返回值？

【英文标题】：Non-recursively visit a custom variant - how to elegantly return a value?

【发布时间】：2020-03-04 10:37:18

【问题描述】：

我正在为个人项目和学习体验编写std::variant 的准系统版本。我要实现的访问策略是if...else if 链，而不是constexpr 函数指针表。原因是后者对于编译器来说是出了名的难以优化，并且很容易产生一个基准，其中std::visit 被if...else if 链击败。

我正在尝试使用 折叠表达式 来实现它，但是当找到正确的访问者时，我找不到返回值的方法。这是我目前所拥有的：

template <typename... Ts> 
struct my_variant 

    std::byte _buffer[std::max(sizeof(Ts)...)];
    std::size_t _discriminator;

    // ... 

    auto match(auto&&... fs) 
    
        overload_set matcher(std::forward<Fs>(fs)...);

        [&]<std::size_t... Is>(std::index_sequence<Is...>) 
        
            ([&]
            
                if (_discriminator == Is) 
                
                    // How to return from here?
                    matcher(*reinterpret_cast<Ts *>(&_buffer));
                
            (), ...);
        
        (std::make_index_sequence_for<Ts...>);
    
;

我目前的策略是为变体中的所有类型创建一个std::index_sequence，然后折叠逗号运算符以使编译器生成一堆if 语句。由于if 不是一个表达式，我不得不将它包装成一个lambda 表达式 以便能够折叠它。如果我尝试返回，我将从 lambda 本身返回，并且不会传播到上层。

我可以使用缓冲区来存储结果，然后将其返回，但这违背了目的，因为它会阻止 RVO。

有没有一种方法可以让我以非递归方式编写 match 并且仍然返回访问者的结果以允许 RVO 发生？

【问题讨论】：

我想你想要this approach。

【参考方案1】：

您需要选择一个不会丢弃该值的运算符。

template <typename T>
struct result  // aka std::optional
    std::aligned_storage_t<T> store;
    bool has_value;

    result() : has_value(false) 
    result(T t) : new(store) T(std::move(t)), has_value(true) 

    const result & operator| (const result & other) const  return has_value ? *this : other; 

    T get()  return std::move(*reinterpret_cast<T *>(store)); 
;

template <typename... Ts> 
struct my_variant 

    std::byte _buffer[std::max(sizeof(Ts)...)];
    std::size_t _discriminator;

    // ... 

    auto match(auto&&... fs) 
    
        overload_set matcher(std::forward<Fs>(fs)...);

        using result_t = result<std::common_type_t<std::invoke_result_t<matcher, Ts>...>>;

        return [&]<std::size_t... Is>(std::index_sequence<Is...>) 
        
            return ([&]() -> result_t
            
                if (_discriminator == Is) 
                
                    // How to return from here?
                    return matcher(*reinterpret_cast<Ts *>(&_buffer));
                
                return result_t;
            () | ...);
        
        (std::make_index_sequence_for<Ts...>).get();
    
;

【讨论】：

这很聪明，但并没有真正解决原来的问题。您仍然需要一个缓冲区来存储结果，并且还有额外的检查和额外的移动构造函数调用。