C++ 和动态类型语言

Question

今天我和一位 friend 讨论了静态类型语言和动态类型语言之间的区别(更多关于静态类型语言和动态类型语言之间区别的信息 in this SO question )。在那之后，我想知道在 C++ 中可以使用什么样的技巧来模拟这种动态行为。

在 C++ 中，与在其他静态类型语言中一样，变量类型在编译时指定。例如，假设我必须从文件中读取大量数字，这些数字在大多数情况下都非常小，小到足以放入 unsigned short 中。类型。棘手的事情来了，这些值中的一小部分要大得多，大到需要unsigned long long。被存储。

因为我假设我要对所有这些进行计算，所以我希望所有它们都以与我从输入文件中读取它们相同的顺序存储在内存连续位置的同一容器中。 .天真的方法是将它们存储在 vector 中。类型 unsigned long long , 但这意味着通常最多有实际需要的空间的 4 倍(unsigned short 2 字节，unsigned long long 8 字节)。

在动态类型语言中，变量的类型在运行时解释并强制转换为适合的类型。 如何在 C++ 中实现类似的功能？

我的第一个想法是通过指针来实现，根据它的大小，我会用适当的类型存储数字。这有一个明显的缺点，那就是必须同时存储指针，但由于我假设无论如何我都会将它们存储在堆中，所以我认为这并不重要。

我完全相信你们中的许多人能给我比这更好的解决方案......

#include <iostream>
#include <vector>
#include <limits>
#include <sstream>
#include <fstream>

int main() {
    std::ifstream f ("input_file");
    if (f.is_open()) {
        std::vector<void*> v;
        unsigned long long int num;
        while(f >> num) {
            if (num > std::numeric_limits<unsigned short>::max()) {
                v.push_back(new unsigned long long int(num));
            }
            else {
                v.push_back(new unsigned short(num));
            }
        }
        for (auto i: v) {
            delete i;
        }
    f.close();
    }
}

编辑 1:问题不是关于节省内存，我知道在动态类型语言中，示例中存储数字的必要空间将比 C++ 中多得多，但问题不在于此，而是关于使用某些 C++ 机制模拟动态类型语言。

Answer 1

选项包括...

歧视 union

代码指定一组不同的、受支持的类型 T0、T1、T2、T3...，并且 - 概念上 - 创建一个管理类型以

struct X
{
    enum { F0, F1, F2, F3... } type_;
    union { T0 t0_; T1 t1_; T2 t2_; T3 t3_; ... };
};

因为可以放入 union 的类型有限制s，如果它们被使用 placement- new 绕过需要注意确保充分对齐和正确的析构函数调用，通用实现变得更加复杂，通常最好使用 boost::variant<> .请注意 type_字段需要一些空间，union将至少与 sizeof t0_ 中最大的一样大, sizeof t1_ ...，并且可能需要填充。

标准::类型信息

也可以有一个调用 typeid 的模板化构造函数和赋值运算符。并记录 std::type_info ，允许 future 的操作，如“如果它是特定类型的，则恢复值”。获取此行为的最简单方法是使用 boost::any .

运行时多态性

您可以使用虚拟析构函数和您需要的任何函数(例如 virtual void output(std::ostream&))创建一个基类型，然后为每个 short 派生一个类和 long long .存储指向基类的指针。

定制解决方案

在你的特定场景中，你只有几个大数字:你可以做一些事情，比如保留一个 short values 是一个标记，表示可以通过以下 4 个值的按位移位和 ORing 来重新创建此位置的实际值。例如……

10 299 32767 0 0 192 3929 38

...可以编码:

10
299
// 32767 is a sentinel indicating next 4 values encode long long
(0 << 48) + (0 << 32) + (192 << 16) + 3929
38

这里的概念类似于国际字符集的UTF-8编码。这将非常节省空间，但它适合前向迭代，而不适合随机访问索引 [123] .