使用带有递归的 std::variant，而不使用 boost::recursive_wrapper

Question

我想用 C++17 std::variant 替换 boost::variants 并摆脱 boost::recursive_wrapper，以在以下代码中完全消除对 boost 的依赖。我该怎么做？

#include <boost/variant.hpp>
#include <type_traits>

using v = boost::variant<int, boost::recursive_wrapper<struct s> >;
struct s
{
    v val;
};

template<template <typename...> class R, typename T, typename ... Ts>
auto reduce(T t, Ts ... /*ts*/)
{
    return R<T, Ts...>{t};
}

template<typename T, typename F>
T adapt(F f)
{
    static_assert(std::is_convertible_v<F, T>, "");
    return f;
}

int main()
{
    int  val1 = 42;
    s    val2;
    auto val3 = adapt<v>(reduce<boost::variant>(val1, val2));
}

有两个通用函数：第一个函数reduce 在运行时选择要返回的参数（为了简洁起见，这里它只返回第一个参数），第二个函数adapt 将 F 类型的值转换为 T 类型的值。

在此示例中，reduce 返回一个 boost::variant<int, s> 类型的对象，然后将其转换为 boost::variant<int, boost::recursive_wrapper<s> > 类型的对象。

Answer 1

boost::variant 将进行堆分配，以便将自身的一部分递归地定义为自身。 （在其他一些情况下也会堆分配，不确定有多少）

std::variant 不会。 std::variant 拒绝堆分配。

如果没有动态分配，就无法真正拥有包含自身可能变体的结构，因为如果静态声明，这样的结构很容易显示为无限大小。 （您可以通过 N 次不同的递归来对整数 N 进行编码：没有固定大小的缓冲区可以容纳无限量的信息。）

因此，等效的std::variant 存储了一个智能指针，它是自身递归实例的某种占位符。

这可能有效：

struct s;
using v = std::variant< int, std::unique_ptr<s> >;
struct s
{
  v val;
  ~s();
};
inline s::~s() = default;

如果失败，请尝试：

struct destroy_s;
struct s;
using v = std::variant<int, std::unique_ptr<s, destroy_s> >;
struct s
{
  v val;
  ~s();
};
struct destroy_s {
  void operator()(s* ptr){ delete ptr; }
};
inline s::~s() = default;

这确实意味着客户端代码必须有意识地与unique_ptr<s> 交互，而不是直接与struct s 交互。

如果您想支持复制语义，则必须编写一个执行复制的 value_ptr，并为其提供等效于 struct copy_s; 的代码来实现该复制。

template<class T>
struct default_copier {
  // a copier must handle a null T const* in and return null:
  T* operator()(T const* tin)const {
    if (!tin) return nullptr;
    return new T(*tin);
  }
  void operator()(void* dest, T const* tin)const {
    if (!tin) return;
    return new(dest) T(*tin);
  }
};
template<class T, class Copier=default_copier<T>, class Deleter=std::default_delete<T>,
  class Base=std::unique_ptr<T, Deleter>
>
struct value_ptr:Base, private Copier {
  using copier_type=Copier;
  // also typedefs from unique_ptr

  using Base::Base;

  value_ptr( T const& t ):
    Base( std::make_unique<T>(t) ),
    Copier()
  {}
  value_ptr( T && t ):
    Base( std::make_unique<T>(std::move(t)) ),
    Copier()
  {}
  // almost-never-empty:
  value_ptr():
    Base( std::make_unique<T>() ),
    Copier()
  {}

  value_ptr( Base b, Copier c={} ):
    Base(std::move(b)),
    Copier(std::move(c))
  {}

  Copier const& get_copier() const {
    return *this;
  }

  value_ptr clone() const {
    return {
      Base(
        get_copier()(this->get()),
        this->get_deleter()
      ),
      get_copier()
    };
  }
  value_ptr(value_ptr&&)=default;
  value_ptr& operator=(value_ptr&&)=default;

  value_ptr(value_ptr const& o):value_ptr(o.clone()) {}
  value_ptr& operator=(value_ptr const&o) {
    if (o && *this) {
      // if we are both non-null, assign contents:
      **this = *o;
    } else {
      // otherwise, assign a clone (which could itself be null):
      *this = o.clone();
    }
    return *this;
  }
  value_ptr& operator=( T const& t ) {
    if (*this) {
      **this = t;
    } else {
      *this = value_ptr(t);
    }
    return *this;
  }
  value_ptr& operator=( T && t ) {
    if (*this) {
      **this = std::move(t);
    } else {
      *this = value_ptr(std::move(t));
    }
    return *this;
  }
  T& get() { return **this; }
  T const& get() const { return **this; }
  T* get_pointer() {
    if (!*this) return nullptr;
    return std::addressof(get());
  }
  T const* get_pointer() const {
    if (!*this) return nullptr;
    return std::addressof(get());
  }
  // operator-> from unique_ptr
};
template<class T, class...Args>
value_ptr<T> make_value_ptr( Args&&... args ) {
  return {std::make_unique<T>(std::forward<Args>(args)...)};
}

Live example of value_ptr.