AST：当叶子类型不同时获取叶子值

Question

我需要在 AST 中表示这样的结构：

struct {
  int data;
  double doubleDataArray[10];
  struct {
    int nestedData;
  };
};

我正在创建一个这样的 AST：

我需要从树叶中检索数据。我遇到的问题是叶子包含异构数据。一个叶子可以表示一个整数值、一个双精度值、一个字符串等等。

我可以创建像IntValue、DoubleValue 这样的类，它们继承自Value 并存储各自的数据，执行dynamic_cast 以将Value 转换为其type 属性中引用的类型。类似的东西

switch (value->getType()) {
  case Type::Int: {
   auto iv = dynamic_cast<IntValue>(value);
   int value = iv->getValue();
  } break;
  case Type::Double() {
   auto dv = dynamic_cast<DoubleValue>(value);
   double value = dv->getValue();
  } break;
  //…
}

但我想知道是否有更好的方法，因为这样的开关不容易维护和阅读。

我见过一些例子，比如boost::program_options，类似：

int value = value->getValue().as<int>();

这是更好的方法吗？我怎样才能重现这个？

Answer 1

你可以用 c++17 做这样的事情

struct node {
    //... other stuff
    std::variant</*your types of nodes here*/> type;
}

然后在您的节点上调用此访问者

std::visit([](auto&& node) {
    if constexpr(std::is_same_v<std::decay_t<decltype(node)>, /* your type here */>) {
        // ...
    }
    else if constexpr(/* ... */) {
        // ...
    }
}, node0.type);

Answer 2

为了一个稍微不同的解决方案风格而切线，像capnproto 那样做怎么样？ Capnproto 自己的模式编译器使用 Capnproto 线编码表示内存中的 AST。该模式支持标记的联合。模式的词法分析器和解析器是使用组合器构建的（尽管我假设您已经有一个很好的解析器来生成 AST）。

结构可以使用 capnp 模式表示如下：

# MyAst.capnp

struct Struct {
  fields @0 :List(Field);
}

struct Field {
  name @4 :Text;
  union {
    integer @0 :List(Int32);
    fpoint @1 :List(Double);
    text @2 :List(Text);
    structure @3 :Struct;
  }
}

架构编译器会为此生成 C++ 代码，其中包含以下重要类 Struct::Reader、Struct::Builder、Field::Reader 和 Field::Builder。无论使 AST 成为什么，都将使用 Struct::Builder 类型来创建一个结构实例及其数据。然后，您将遍历结构如下：

void processData(Struct::Reader reader) {
  auto fields = reader.getFields();
  for (auto &field : fields) {
    if (field.hasInteger()) {
      int32_t val = field.getInteger();
      ...
    } else if (field.hasFpoint()) {
      double val = field.getFpoint();
      ...
    } else if (field.hasText()) {
      kj::StringPtr val = field.getText();
      ...
    } else if (field.hasStructure()) {
      processData(field.getStructure());
    }
  }
}

kj 框架（包含在 capnproto 中）有很多编译器构建的好东西，例如内存领域。然后将从Orphan<Foo> 获得Foo::Builder，并且孤儿由从竞技场分配器中分配内存的孤儿院产生。将您的整个 AST 构建在一个具有一个或几个大的、连续的段的竞技场中，这将比在通用堆上分配所有这些类型（假设您的 AST 不小）执行得更好。这种表示还可以直接序列化到磁盘或网络而无需转码：您可以对孤儿院的竞技场进行二进制转储，然后直接加载它，您可以零努力和零转码获取所有数据。 Foo::Reader 和 Foo::Builder 类型提供了非常快速的访问器，它们不进行任何数据解码或翻译——这就是 capnproto 编码的优势。如果您修改 AST 中的数据，孤儿院可能会增长，但它还提供了一个仅复制引用区域的复制操作（如果您愿意，可以复制 GC）——而且这也非常快，因为没有进行转码。复制逐字二进制数据块时，遍历开销很小。