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Rewrite the Variant class
authorMikko Rasa <tdb@tdb.fi>
Fri, 23 Dec 2022 12:27:01 +0000 (14:27 +0200)
committerMikko Rasa <tdb@tdb.fi>
Fri, 23 Dec 2022 22:10:16 +0000 (00:10 +0200)
It now uses type erasure and small object optimization

source/core/variant.h

index eaf5a34e171ea3423018548a189f7fd8e250ba9a..04c372b54ef305205e6f38e661a408eab75d18d6 100644 (file)
@@ -17,109 +17,159 @@ public:
 
 class Variant
 {
-private:
-       struct StoreBase
-       {
-               virtual ~StoreBase() { }
+public:
+       static constexpr unsigned INTERNAL_SIZE = 2*sizeof(void *);
 
-               virtual const std::type_info &type_id() const = 0;
-               virtual StoreBase *clone() const = 0;
-               virtual bool type_equals(const StoreBase &) const = 0;
-               virtual bool value_equals(const StoreBase &) const = 0;
+       struct Functions
+       {
+               const std::type_info &(*get_type)();
+               bool (*compare)(const char *, const char *);
+               void (*clone)(char *, const char *);
+               void (*destroy)(char *);
        };
 
+private:
+       const Functions *funcs = nullptr;
+       alignas(void *) char storage[INTERNAL_SIZE];
+
+public:
+       Variant() = default;
        template<typename T>
-       struct Store: public StoreBase
-       {
-               T data;
+       Variant(const T &v) { assign(v); }
+       Variant(const Variant &v) { copy_from(v); }
+       ~Variant() { if(funcs) funcs->destroy(storage); }
 
-               Store(const T &d): data(d) { }
+       template<typename T>
+       Variant &operator=(const T &v) { assign(v); return *this; }
 
-               const std::type_info &type_id() const override { return typeid(T); }
-               StoreBase *clone() const override { return new Store<T>(data); }
-               bool type_equals(const StoreBase &s) const override { return dynamic_cast<const Store<T> *>(&s); }
-               bool value_equals(const StoreBase &s) const override { return _value_equals<T>(s); }
+       Variant &operator=(const Variant &v) { if(&v!=this) copy_from(v); return *this; }
 
-               template<typename U>
-               typename std::enable_if<IsEqualityComparable<U>::value, bool>::type _value_equals(const StoreBase &s) const
-               { const Store<T> *t = dynamic_cast<const Store<T> *>(&s); return (t && t->data==data); }
+private:
+       template<typename T>
+       void assign(const T &);
 
-               template<typename U>
-               typename std::enable_if<!IsEqualityComparable<U>::value, bool>::type _value_equals(const StoreBase &) const
-               { return false; }
-       };
+       void copy_from(const Variant &);
 
-       StoreBase *store = nullptr;
+       template<typename T>
+       T &get();
 
 public:
-       Variant() = default;
        template<typename T>
-       Variant(const T &v): store(new Store<typename std::remove_cv<T>::type>(v)) { }
-       Variant(const Variant &v): store(v.store ? v.store->clone() : nullptr) { }
-       ~Variant() { delete store; }
+       T &value() { return get<T>(); }
 
        template<typename T>
-       Variant &operator=(const T &v)
-       {
-               delete store;
-               store = new Store<typename std::remove_cv<T>::type>(v);
-               return *this;
-       }
+       const T &value() const { return const_cast<Variant *>(this)->get<T>(); }
 
-       Variant &operator=(const Variant &v)
-       {
-               if(&v==this)
-                       return *this;
+       template<typename T>
+       bool check_type() const { return funcs==get_functions<typename std::remove_cv<T>::type>(); }
 
-               delete store;
-               store = (v.store ? v.store->clone() : nullptr);
-               return *this;
-       }
+       bool check_same_type(const Variant &v) const { return (funcs && funcs==v.funcs); }
+
+       bool operator==(const Variant &v) const { return (has_same_type(v) && funcs->compare(storage, v.storage)); }
+       bool operator!=(const Variant &v) const { return !(operator==(v)); }
+
+       template<typename T>
+       operator T() const { return value<T>(); }
 
 private:
        template<typename T>
-       Store<typename std::remove_cv<T>::type> *get_typed_store() const
-       {
-               typedef typename std::remove_cv<T>::type NCT;
-               Store<NCT> *s = dynamic_cast<Store<NCT> *>(store);
-               if(!s)
-                       throw type_mismatch(typeid(T), (store ? store->type_id() : typeid(void)));
-               return s;
-       }
+       static constexpr bool is_small() { return (sizeof(T)<=INTERNAL_SIZE && alignof(T)<=alignof(void *)); }
+
+       template<typename T, typename U>
+       using EnableSmall = typename std::enable_if<is_small<T>(), U>::type;
+
+       template<typename T, typename U>
+       using EnableLarge = typename std::enable_if<!is_small<T>(), U>::type;
 
-public:
        template<typename T>
-       T &value()
-       {
-               return get_typed_store<T>()->data;
-       }
+       static const Functions *get_functions();
 
        template<typename T>
-       const T &value() const
-       {
-               return get_typed_store<T>()->data;
-       }
+       static const std::type_info &get_type() { return typeid(T); }
 
        template<typename T>
-       bool check_type() const
-       {
-               return dynamic_cast<Store<typename std::remove_cv<T>::type> *>(store);
-       }
+       static EnableSmall<T, void> create(char *s, const T &v)
+       { new(s) T(v); }
 
-       bool check_same_type(const Variant &v) const
-       { return store && v.store && store->type_equals(*v.store); }
+       template<typename T>
+       static EnableLarge<T, void> create(char *s, const T &v)
+       { *reinterpret_cast<T **>(s) = new T(v); }
 
-       bool operator==(const Variant &v) const
-       { return store && v.store && store->value_equals(*v.store); }
+       template<typename T>
+       static typename std::enable_if<!IsEqualityComparable<T>::value, bool>::type compare(const char *, const char *)
+       { return false; }
 
-       bool operator!=(const Variant &v) const
-       { return !(operator==(v)); }
+       template<typename T>
+       static typename std::enable_if<IsEqualityComparable<T>::value, EnableSmall<T, bool>>::type compare(const char *s1, const char *s2)
+       { return *reinterpret_cast<const T *>(s1)==*reinterpret_cast<const T *>(s2); }
 
        template<typename T>
-       operator T() const
-       { return value<T>(); }
+       static typename std::enable_if<IsEqualityComparable<T>::value, EnableLarge<T, bool>>::type compare(const char *s1, const char *s2)
+       { return **reinterpret_cast<const T *const *>(s1)==**reinterpret_cast<const T *const *>(s2); }
+
+       template<typename T>
+       static EnableSmall<T, void> clone(char *s, const char *v)
+       { new(s) T(*reinterpret_cast<const T *>(v)); }
+
+       template<typename T>
+       static EnableLarge<T, void> clone(char *s, const char *v)
+       { *reinterpret_cast<T **>(s) = new T(**reinterpret_cast<const T *const *>(v)); }
+
+       template<typename T>
+       static EnableSmall<T, void> destroy(char *s)
+       { reinterpret_cast<T *>(s)->~T(); }
+
+       template<typename T>
+       static EnableLarge<T, void> destroy(char *s)
+       { delete *reinterpret_cast<T **>(s); }
 };
 
+
+template<typename T>
+inline void Variant::assign(const T &value)
+{
+       if(funcs)
+               funcs->destroy(storage);
+
+       funcs = get_functions<typename std::remove_cv<T>::type>();
+       create(storage, value);
+}
+
+inline void Variant::copy_from(const Variant &v)
+{
+       if(funcs)
+               funcs->destroy(storage);
+
+       funcs = v.funcs;
+       if(funcs)
+               funcs->clone(storage, v.storage);
+}
+
+template<typename T>
+inline T &Variant::get()
+{
+       if(!has_type<T>())
+               throw type_mismatch(typeid(T), (funcs ? funcs->get_type() : typeid(void)));
+
+       if(sizeof(T)<=INTERNAL_SIZE)
+               return *reinterpret_cast<T *>(storage);
+       else
+               return **reinterpret_cast<T **>(storage);
+}
+
+template<typename T>
+inline const Variant::Functions *Variant::get_functions()
+{
+       static Functions funcs =
+       {
+               &get_type<T>,
+               &compare<T>,
+               &clone<T>,
+               &destroy<T>
+       };
+       return &funcs;
+}
+
 } // namespace Msp
 
 #endif