c++ - 使用元编程进行消息队列管理

Question

我正在用 C++ 实现一个通信机制，它是用消息队列和消息类设计的。也就是说，一个抽象父类 Message 和类 Communication，其中存在一个方法 Communication::send(Message&)。 Communication 类将消息发送到适当的消息队列 message_queue，这由消息的类型决定。(也就是说，对于 Msg1，它发送到队列 Queue_Msg1，Msg2 发送到 Queue_Msg2)每个消息类型都将创建为 Message 的派生类。

主要是，我对自动创建队列很感兴趣。也就是说，如果我决定添加一个新的消息类型类 newMsg，添加消息队列 Queue_newMsg 的过程将不需要更改 Communication< 中的代码 类，例如为每种消息类型创建队列的代码。

因为这可以在编译时完成(在编译时，所有派生的消息类都是已知的，因此需要消息队列)，我试图想出一些元编程解决方案，但没有成功找到这样的。

使用一些已知的 MPL，例如 boost/mpl，我怎样才能实现上述目标？

Answer 1

将类型打包到列表中:

template<typename... Ts>
struct type_list {};

使用该列表和参数包解包创建一个 std::array队列。如果您希望队列本身具有特定类型，则它们需要位于 tuple 中。 .

上面的列表暗示了索引和类型之间的双射。让每种类型的实例返回索引，您可以使用它来获取队列(在数组中，简单 - 在 tuple 中，需要更多工作)。

安index_of traits 类，查找类型的索引 T在type_list<Ts...> :

template<typename T, typename list, typename=void>
struct index_of {};

template<typename T, typename T0, typename... Ts>
struct index_of<T, type_list<T0, Ts...>, 
                typename std::enable_if<std::is_same<T, T0>::value>::type
               > :  std::integral_constant<size_t, 0> 
{};

template<typename T, typename T0, typename... Ts>
struct index_of<T, type_list<T0, Ts...>, 
                typename std::enable_if<!std::is_same<T, T0>::value>::type
               > :  std::integral_constant<size_t, 
                                   index_of<T, type_list<Ts...>>::value+1> 
{};

可能实现一个基于 CRTP 的“消息助手”，它同时实现 GetTypeIndex并确保您的类型在中央消息列表中。

这需要 C++11，在 C++03 中它更难，也更受限制。 C++11 编译器也可以处理 100 种类型，而无需进行太多额外的模板元编程(使用严格的元编程，1000 种或更多，至少在理论上是这样)，而 C++03 编译器即使具有强大的元编程库也可能仅限于10 种类型。

请注意，这种方法的一个优点是，理论上，您可以完全取消抽象父类，或者至少可以取消 sendMessage( message const& m )。接口(interface)(为什么要允许人们发送抽象消息？)。您可能只被允许发送实际的具体消息类型。这又需要一些更多的工作(您创建使用 CRTP 获取队列的包扩展继承树)。

struct MessageBase {
  virtual size_t GetTypeIndex() const = 0;
};
template<typename D, typename List>
struct MessageHelper: public MessageBase {
  static_assert( std::is_base_of< MessageHelper<D,List>, D >::value, "MessageHelper<D> must be inherited from by D" );
  D* self() { return static_cast<D*>(this); }
  D const* self() const { return static_cast<D const*>(this); }
  virtual size_t GetTypeIndex() const final override {
    return index_of<D,List>::value;
  }
};

struct A_Queue {
  std::deque< std::unique_ptr<MessageBase> > data;
};

template<typename type_list>
struct MessageQueues;

template<typename... Ts>
struct MessageQueues<type_list<Ts...>> {
  std::array< A_Queue, sizeof...(Ts) > queues;
  void Enqueue( std::unique_ptr<MessageBase> msg ) {
    size_t index = msg->GetTypeIndex();
    queues[ index ].data.push-back( std::move(msg) );
  }
};

对于一个非常粗略的实现草案。