C++ of the Day #33 - dynamic visitor

까막님의 downcast_overloader 코드를 보고 이런 코드가 어떤 경우에 쓸모가 있을까 생각하다가 만들어 본 내용입니다.

먼저 다음과 같이 클래스들이 있다고 가정합니다.

struct B {}
struct D1 : B {}
struct D2 : B {}

이 클래스들에 polymorphic하게 자기 클래스의 이름을 print하는 기능을 추가하는 방법에 대해 살펴보겠습니다.

먼저 위 클래스들이 있는 코드를 자유롭게 수정할 수 있다면 다음과 같이 virtual 함수를 추가하면 됩니다.

struct B
{
  virtual void print() const { cout << "Bn"; }
};

struct D1 : B
{
  void print() const { cout << "D1n"; }
};

struct D2 : B
{
  void print() const { cout << "D2n"; }
};

위 함수를 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

B* b1 = new D1;
B* b2 = new D2;

b1->print();
b2->print();

너무 간단하죠? :-) 그럼 다음으로 이 클래스들이 있는 소스 코드를 수정할 수 없는 경우를 알아보겠습니다. 이런 경우에는 라이브러리 설계자들이 자신이 만든 클래스의 코드 수정 없이 사용자에 의한 확장이 가능하도록 하기 위해 Visitor 패턴을 지원할 가능성이 높습니다. 이 경우 B, D1, D2 클래스는 다음과 같이 되어 있을 것입니다.

struct Visitor
{
  virtual void visit(B* b) {}
  virtual void visit(D1* b) {}
  virtual void visit(D2* b) {}
};

struct B
{
  virtual void accept(Visitor* v) { v->visit(this); }
};

struct D1 : B
{
  void accept(Visitor* v) { v->visit(this); }
};

struct D2 : B
{
  void accept(Visitor* v) { v->visit(this); }
};

여기에 print 기능을 추가하려면 Visitor를 상속받아 필요한 함수를 다음과 같이 구현하면 됩니다. 코드의 아래 부분에 사용 방법이 있습니다.

struct PrintVisitor : Visitor
{
  void visit(B* b) { cout << "Bn"; }
  void visit(D1* b) { cout << "D1n"; }
  void visit(D2* b) { cout << "D2n"; }
};

// usage
PrintVisitor pv;
b1->accept(&pv);
b2->accept(&pv);

그럼 이제 마지막으로 코드를 수정할 수도 없고 Visitor 패턴도 제공되지 않는 경우를 알아보겠습니다. 이 경우에 사용할 수 있는 것이 바로 이번 글에서 작성할 dynamic_visitor입니다. 이 클래스는 dynamic_cast를 사용하여 실제 runtime 타입을 알아냅니다. 먼저 사용법은 다음과 같습니다.

typedef mpl::vector TL;

struct PrintVisitor : dynamic_visitor
{
  void visit(B* b) { cout << "Bn"; }
  void visit(D1* b) { cout << "D1n"; }
  void visit(D2* b) { cout << "D2n"; }
};

// usage
PrintVisitor pv;
pv(b1);
pv(b2);

위에서 봤던 일반 Visitor와 사용법이 거의 유사함을 알 수 있습니다. 한가지 규칙은 타입들을 리스트할 때 가장 하위의(derived) 클래스가 제일 앞에 오도록 하고 마지막 타입은 base 클래스의 타입을 적어야 한다는 것입니다. ((실제 코드에선 BOOST_MPL_ASSERT를 사용하여 이 규칙이 지켜지지 않으면 컴파일이 되지 않도록 되어 있습니다.)) 그럼 코드를 살펴보겠습니다.

template 
class dynamic_visitor
{
  typedef typename mpl::back::type base_type;

public:
  void operator()(base_type* b) {
    return do_visit(b, mpl::false_());
  }

private:
  template 
  void do_visit(base_type* b, mpl::false_) {
    typedef typename mpl::front::type Head;
    typedef typename mpl::pop_front::type Tail;
    typedef typename mpl::empty::type IsEmpty;

    Head* p = dynamic_cast(b);
    if (p != 0) {
      return static_cast(this)->visit(p); // (1)
    }

    return do_visit(b, IsEmpty());
  }

  template 
  void do_visit(base_type* b, mpl::true_) {
    cout << "assertn"; // handle error. // (2)
  }
};

(1)번 라인의 구현을 위해 CRTP 패턴을 사용했습니다. 그리고 (2)번은 현재 그냥 에러를 출력하도록 했는데 정상적인 경우 절대 호출될 수 없으므로 assert()처리해도 무방합니다. ((Type List의 마지막이 base 클래스이므로 구현하지 않은 다른 derived 클래스가 있다고 하더라도 마지막의 base* 에 의해 처리되기 때문입니다.)) 다른 코드는 별로 어려운 것이 없어 보입니다.

실제 코드는 아래에서 다운로드 받을 수 있습니다.

Downloads

dynamic_visitor.zip