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动态数据类型 folly::dynamic

 3 years ago
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folly::dynamic提供类似于C++的动态类型。和std::any可以容纳任意类型不一样，folly::dynamic只支持保存以下几种类型：

  enum Type {
    NULLT,    // nullptr_t
    ARRAY,    // std::vector<folly::dynamic>
    BOOL,     // bool
    DOUBLE,   // double
    INT64,    // int64_t
    OBJECT,   // 类似于 std::unordered_map<folly::dynamic, folly::dynamic>
    STRING,   // std::string
  };

因为类型少，基本所有数据都是inline保存的，这使得它的速度非常快。

1. 使用方法

在https://my.oschina.net/fileoptions/blog/883002基础上整理。

1.1. 初始化

folly::dynamic n = nullptr;
folly::dynamic arr = folly::dynamic::array(n, i, s, true);
folly::dynamic b = true;
folly::dynamic f = 1.2;
folly::dynamic i = 1;
folly::dynamic o = folly::dynamic::object(b, f)(f, arr);
folly::dynamic s = "abc";

1.2. 判断和获取类型

bool isString() const;
bool isObject() const;
bool isBool() const;
bool isNull() const;
bool isArray() const;
bool isDouble() const;
bool isInt() const; 
bool isNumber() const; // Returns: isInt() || isDouble().
Type type() const; // return Type

1.3. 获取值

getType系列函数可以从对象中取出原始数值，若类型不一致将抛出异常：

const std::string& getString() const&;
double          getDouble() const&;
int64_t         getInt() const&;
bool            getBool() const&;
std::string& getString() &;
double&   getDouble() &;
int64_t&  getInt() &;
bool&     getBool() &;
std::string&& getString() &&;
double   getDouble() &&;
int64_t  getInt() &&;
bool     getBool() &&;

asType系列函数会将试图转换成指定类型，若无法转换，将抛出异常：

std::string asString() const;
double   asDouble() const;
int64_t  asInt() const;
bool     asBool() const;

1.4. 数组和字典遍历

数组的遍历和std::vector一致，支持iterator，因此下面都是合法的：

for (auto item : arr) {
  // ...
}

通过下标随机访问，比如arr[10]也是可以的。std::vector的 API 如push_back, size, resize等都是支持的。

字典的遍历则和Python类似，需要通过items()，keys()和values()来确定遍历的具体内容：

for (auto  pair : obj.items()) {
  // Key is pair.first, value is pair.second
  processKey(pair.first);
  processValue(pair.second);
}

// 单独遍历key
for (auto  key : obj.keys()) {
  processKey(key);
}

// 单独遍历value
for (auto  value : obj.values()) {
  processValue(value);
}

然后也支持obj[key]访问，std::unordered_map的 API 如obj.at(key)，obj.find(key)等也都是支持的。

如果要判断 key 存在，可以用：obj.find(key) != obj.items().end()。还有个方法是auto pos = obj.get_ptr(key)，然后判断pos != nullptr，可以通过pos->getString()来获取到值。

1.5. 计算

这个类的强大之处在于，它和 Python 一样，支持dynamic对象之间以及和普通类型之间的计算：

dynamic b1 = s < "xyz";
dynamic s1 = s + "abc";
dynamic i1 = i - 1;
dynamic is = s + i; // 抛出异常。

当运算不满足类型要求时，计算将抛出异常。这也和 Python 一致。

1.6. JSON 导入和导出

folly::dynamic的强大之处在于它支持 JSON 的导入和导出：

folly::dynamic arr = folly::dynamic::array(1, "123", true);
std::string json = toJson(arr);
folly::dynamic imported = parseJson(json); // will equal arsss1

1.7. 注意事项

  1. obj = obj[key]会导致obj == nullptr。这涉及到 C++的内存管理。可以用：folly::dynamic tmp = obj[key]; obj = key;来代替。

2. 代码分析

总地来说，folly::dynamic的实现不算特别难懂。

2.1. 内存结构

内存结构很简单，除了类型，就是共享数据区。

struct dynamic {
  Type type_;    // enum
  union Data {
    std::nullptr_t nul;
    std::vector<dynamic> array;
    bool boolean;
    double doubl;
    int64_t integer;
    std::string string;
    aligned_storage_for_t<F14NodeMap<int, int>> objectBuffer;
  } u_;
};

唯一可以说的是最后一个aligned_storage_for_t<F14NodeMap<int, int>> objectBuffer;，这个目标是保存字典数据。F14NodeMap是 folly 提供的一个更高效的std::unordered_map。这里用了F14NodeMap<int, int>，而不是F14NodeMap<dynamic, dynamic>，因为后者还未能定义（？）。

2.2. 基类和初始化

boost::operators<dynamic>是dynamic的基类。这个基类提供一个功能，如果实现了一些运算符，那么基类将自动扩展相关的运算符。比如如果定义了==符号，那么!=就被自动扩展。这样可以少写很多代码，又能最大程度地覆盖到所有运算符。

初始化的内容很多，原因是除了基本类型，还需要支持object和array。里面还是有很多弯弯绕绕的东西，比如下面的初始化：

ObjectMaker() : val_(dynamic::object) {}  // dynamic val_;

ObjectMaker dynamic::object() {
  return ObjectMaker();
}

咋一看，还以为出现循环调用，但其实第一行的val_(dynamic::object)调用的是下面这个：

inline dynamic::dynamic(ObjectMaker (*)()) : type_(OBJECT) {
  new (getAddress<ObjectImpl>()) ObjectImpl();
}

未完待续。。。

Q. E. D.


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