Автор C++ о диспетчеризации по типам и о #Haskell
Автор C++, Страуструп сотоварищи, пишет в соавторстве статью о новой библиотеке для диспетчеризации по типам с помощью внешней интроспекции. Написано на шаблонах C++11 и оформлено в виде библиотеки. Называется Mach7. Выглядит в итоге как-то так:
int eval (const Expr& e)
{
Match(e)
Case(const Value& x) return x.value;
Case(const Plus& x) return eval (x. e1)+eval(x. e2);
Case(const Minus& x) return eval(x. e1)−eval(x. e2);
Case(const Times& x) return eval(x. e1)∗eval(x. e2);
Case(const Divide& x) return eval(x. e1)/eval(x. e2);
EndMatch
}
Теперь о том, что заинтересовало меня. В статье есть периодические отсылки к функциональному программированию.
Нет, не так. Давайте с начала. В объектно-ориентированном языке без прямой поддержки алгебраических типов данных, тип, представляющий дерево выражения какого-то языка, обычно будет написан как абстрактный класс, с производными классами, реализующими более конкретные варианты.
struct Expr { virtual int eval () = 0; };
struct Value : Expr { ⋯ int eval (); int value ; };
struct Plus : Expr { ⋯ Expr& e1; Expr& e2; };
Ну, то есть, хотим-то мы, наверное, как раз открытый подход, который подсмотрели из функционального программирования с его сопоставлением с образцом, но он слишком дорог с точки зрения CPU, если делать в лоб. Поэтому сделали Mach7, вот эту самую библиотеку на шаблонах, которая реализует открытый подход, но при этом не страдает по производительности, как если бы использовался тест на принадлежность к классу.
Насколько быстро теперь работает? Говорят, примерно как OCaml или Haskell: Библиотека реализована как стандартный C++11 код с шаблонным мета-программированием и несколькими макросами. Оно работает примерно также быстро, как эквиваленты на OCaml или Haskell, и даже иногда приближается по быстродействию или даже становится быстрее написанного руками C++ кода, который использует Visitor дизайн-паттерн.
Ну это хорошо, что так быстро, как OCaml или Haskell. Вопрос, зачем при таком раскладе использовать C++, замнём для ясности.
Но дальше вообще прелесть идёт: критика паттерна Visitor! Библиотека Mach7 и идеи в ней были мотивирована нашим неудовлетворительным опытом работы с различными C++-ными фронт-эндами и фреймворками для анализа программ. Проблема была не с самими фреймворками, но с фактом, что мы должны были использовать шаблон проектирования Visitor для того, чтобы смотреть, обходить и обогощать абстрактные синтаксические деревья целевых языков. Мы нашли Visitor-шаблоны неподходящими для прямого выражения логики приложения, удивительно сложными для обучения студентов, и часто более медленными, чем решения для обхода, написанные вручную. Вместо них, пользователи опирались на динамические приведения типов во многих местах, часто многоуровневые, таким образом предпочитая более короткий, более ясный, и более прямой код, нежели чем Visitor'ы. Соответствующий проигрыш в производительности был обычно незамечаем до более поздних стадий кодирования, когда уже было поздно что-то менять.
Ну можно поздравить C++, теперь можно на нём отдельные вещи писать почти так же коротко, ясно и почти так же быстро, как на OCaml.
Кроме функциональщины, в посте есть отсылка к лиспу, к Duff's device, и вообще, хорошая статья, надо студентам давать. C++ — это очень большой, огромный джип, и эта статья — неплохая иллюстрация.