Проблема типизации в генериках и возможные пути решения в Delphi.

Delphi , Компоненты и Классы , RTTI

Введение в проблему

При работе с обобщенными типами (generics) в Delphi и Free Pascal разработчики часто сталкиваются с проблемой проверки типов на этапе компиляции. Как показано в примере пользователя old_DOS_err, компилятор требует, чтобы все операции с обобщенными типами были валидны для всех возможных специализаций, даже если конкретная специализация никогда не будет использовать определенные методы.

Рассмотрим простой пример из исходного сообщения:

type
  Generic demo_class<data_type> = class
    data_array: array of data_type;
    procedure fill_array(const n: Word);
  end;

procedure demo_class.fill_array(const n: Word);
var
  i: Word;
begin
  SetLength(data_array, n);
  for i := 0 to (n - 1) do
    data_array[i] := i + 1; // Ошибка компиляции для нечисловых типов
end;

Проблема возникает, когда мы пытаемся специализировать этот класс для типа String - операция i + 1 не имеет смысла для строк.

Анализ текущего решения

Автор предложил решение с использованием виртуального абстрактного метода:

type
  Generic demo_class<data_type> = class
    data_array: array of data_type;
    procedure fill_array(const n: Word);
    function convert_data(const n: Word): data_type; virtual; abstract;
  end;

  demo__Word = class(specialize demo_class<Word>)
    function convert_data(const n: Word): Word; override;
  end;

function demo__Word.convert_data(const n: Word): Word;
begin
  Result := n; // Просто возвращаем число
end;

Это решение работает, но имеет несколько недостатков: 1. Требует создания подкласса для каждой специализации 2. Добавляет накладные расходы на вызов виртуального метода 3. Усложняет код, особенно когда таких методов несколько

Альтернативные решения

1. Использование операторов преобразования

Как предложил Khrys, можно использовать операторы явного преобразования:

type
  TThreeBytes = record
    A, B, C: Byte;
  public
    class operator Explicit(N: Word): TThreeBytes;
  end;

class operator TThreeBytes.Explicit(N: Word): TThreeBytes;
begin
  Result.A := N and $FF;
  Result.B := (N shr 8) and $FF;
  Result.C := 0;
end;

// В методе fill_array:
data_array[i] := data_type(i + 1); // Явное преобразование

Плюсы: - Чистая реализация преобразования - Нет накладных расходов на вызов виртуальных методов

Минусы: - Требуется объявлять операторы для пользовательских типов - Не работает для встроенных типов, таких как String

2. Шаблон проектирования "Посетитель" (Visitor Pattern)

Можно использовать паттерн Visitor для обработки разных типов:

type
  TDataVisitor<data_type> = class
    function VisitWord(N: Word): data_type; virtual; abstract;
    function VisitString(S: String): data_type; virtual; abstract;
  end;

  Generic demo_class<data_type> = class
  private
    FVisitor: TDataVisitor<data_type>;
    data_array: array of data_type;
  public
    procedure fill_array(const n: Word);
    property Visitor: TDataVisitor<data_type> read FVisitor write FVisitor;
  end;

3. Использование RTTI (Runtime Type Information)

Для сложных случаев можно использовать RTTI:

uses
  TypInfo;

procedure demo_class.fill_array(const n: Word);
var
  i: Word;
  Value: TValue;
begin
  SetLength(data_array, n);
  for i := 0 to (n - 1) do
  begin
    if PTypeInfo(TypeInfo(data_type))^.Kind = tkInteger then
      Value := i + 1
    else if PTypeInfo(TypeInfo(data_type))^.Kind = tkUString then
      Value := (i + 1).ToString;

    Value.ExtractRawData(@data_array[i]);
  end;
end;

Рекомендации по производительности

При работе с обобщенными типами важно учитывать производительность:

1. Виртуальные методы добавляют накладные расходы на вызов
2. RTTI-подход значительно медленнее статического кода
3. Операторы преобразования обычно компилируются в эффективный код

Для критичных к производительности участков кода лучше использовать специализированные реализации вместо обобщенных решений.

Заключение

Проблема проверки типов в обобщенном коде - это компромисс между строгой типизацией и гибкостью. В Delphi и Free Pascal можно использовать несколько подходов:

1. Виртуальные методы (как в исходном решении)
2. Операторы преобразования (для пользовательских типов)
3. Шаблоны проектирования (Visitor, Strategy)
4. RTTI (для сложных случаев)

Выбор решения зависит от конкретной задачи, требований к производительности и предпочтений разработчика. Для большинства случаев подход с операторами преобразования является наиболее элегантным решением, если он применим к вашим типам данных.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Проблема проверки типов на этапе компиляции при работе с обобщенными типами в Delphi и Free Pascal.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: RTTI ::