RTTI 小片段

这里的小例子根据实际业务问题抽象而来，因此可能对抽象后的例子而言基于 RTTI 的实现并非最优。

为了使业务代码更简洁，没有采用可能更好的基于 SFINAE 分发等的实现方法，尽管模板可以很好地处理这里遇到的接口问题。

需求

有多个不同的 Protocol Buffers 结构，都包含同一个字段。针对这个字段，有几种检查条件，每个结构对应的检查条件都不完全一致。

例如，定义 p.proto 如下。

syntax = "proto3";
package p;

message A {
    uint64 id = 1; 
}

message B {
    uint64 id = 1;
}

message C {
    uint64 id = 1;
    uint32 num = 2;
}

现有两个条件

满足 id > 0
满足 id 为偶数

对 p::A 需满足条件 1，p::B 需满足条件 2，p::C 需同时满足条件 1 和 2。现在需要设计一个函数检查传入的结构是否满足条件。

`dynamic_cast` 实现

由于三个结构均为 google::protobuf::Message 的派生类，因此可以检查函数传入 google::protobuf::Message 即可。三个结构均有 id() 接口，基类没有，不使用模板的情况下只能用 dynamic_cast。（大概是所谓的 Inheritance Is Not Subtyping 吧……）

bool check(const google::protobuf::Message& msg)
{
    if (const auto* ptr = dynamic_cast<const p::A*>(&msg))
        return ptr->id() != 0;
    if (const auto* ptr = dynamic_cast<const p::B*>(&msg))
        return ptr->id() % 2 == 0;
    if (const auto* ptr = dynamic_cast<const p::C*>(&msg))
        return ptr->id() != 0 && ptr->id() % 2 == 0;
    return false;
}

比较简单。但，如果需要检查的结构有数十条，检查条件有十几种的情况下，这种写法肯定就会变成 ~~（极具工程性和扩展性）~~ 的 Copy and Paste 了。

改用表驱动法效果会好一些。首先提取检查函数，每个类型的条件均为一个及以上检查的组合，这样针对类型查表即可。

不用模板的话离不开 RTTI，就需要实现类型到检查函数的映射了。

表驱动法实现

C++ 里类型自然是没办法简单作为 key 的，需要使用 std::type_index。它包装了 typeid 运算符返回的 std::type_info，可用作类型的 key。

表构建好了，仍面临子类型的问题，即，这几个结构在不 dynamic_cast 的情况下不能通过基类调用 id()，也不太可能直接修改 google::protobuf::Message 给它加一个 virtual uint64_t id() = 0; 再给几个派生类的 id() 加 virtual……

还好，Protocol Buffers 提供了简单的反射功能，能根据字段名称取值。这就没问题了，实现如下。

bool check(const google::protobuf::Message& msg)
{
    static constexpr auto check_valid = [](uint64_t num) {
        return num != 0;
    };

    static constexpr auto check_even = [](uint64_t num) {
        return num % 2 == 0;
    };

    using check_fn = std::function<bool(uint64_t num)>;
    static const std::map<std::type_index, std::vector<check_fn>> table{
        {std::type_index(typeid(p::A)), {check_valid}},
        {std::type_index(typeid(p::B)), {check_even}},
        {std::type_index(typeid(p::C)), {check_valid, check_even}},
    };

    auto it = table.find(std::type_index(typeid(msg)));
    if (it == table.end())
        return false;
    auto field = msg.GetDescriptor()->FindFieldByName("id");
    if (!field)
        return false;

    return std::all_of(
        it->second.begin(), it->second.end(), [&](const auto& fn) -> bool {
            return fn(msg.GetReflection()->GetUInt64(msg, field));
        });
}

测试

象征性地写一下测试，这里使用 Catch2。

TEST_CASE("Apply different checks for different types", "[check]")
{
    SECTION("Test p::A")
    {
        p::A a;
        a.set_id(0);
        REQUIRE(check(a) == false);
        a.set_id(3);
        REQUIRE(check(a) == true);
        a.set_id(102);
        REQUIRE(check(a) == true);
    }
    SECTION("Test p::B")
    {
        p::B b;
        b.set_id(0);
        REQUIRE(check(b) == true);
        b.set_id(3);
        REQUIRE(check(b) == false);
        b.set_id(102);
        REQUIRE(check(b) == true);
    }
    SECTION("Test p::C")
    {
        p::C c;
        c.set_id(0);
        REQUIRE(check(c) == false);
        c.set_id(3);
        REQUIRE(check(c) == false);
        c.set_id(102);
        REQUIRE(check(c) == true);
    }
}

===============================================================================

All tests passed (9 assertions in 1 test case)

大功告成。

需求

dynamic_cast 实现

表驱动法实现

测试

`dynamic_cast` 实现