学习笔记 LLVM(3) cast<> 模板函数

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cast<> 定义在 llvm/include/llvm/Support/[[Casting.h]], 参见 [[isa]]

== cast<> ==
操作符 cast<> 表示一个“带检查的类型转换”操作。它将一个基类的指针或引用转化为派生类的，如果指针或引用不是所给类型的实例则会产生一个断言失败。This should be used in cases where you have some information that makes you believe that something is of the right type. An example of the isa<> and cast<> template is:

<syntaxhighlight lang="cpp">
static bool isLoopInvariant(const Value *V, const Loop *L) {
  if (isa<Constant>(V) || isa<Argument>(V) || isa<GlobalValue>(V))
    return true;

  // Otherwise, it !MUST be an instruction...
  return !L->contains(cast<Instruction>(V)->getParent());
}
</syntaxhighlight>

(MUST 我标出该词，表示确信经过前面的 isa<> 检查，V 指针 '''一定''' 是 Instruction 类型的。)

== 实现机理 ==

=== 模板类 cast_retty_impl<TO, FROM> ===
用于计算 cast<> 的返回类型，其根据 FROM 类型、TO 类型计算。这个模板类通过特化处理
<const FROM>, <FROM *>, <const FROM*>, <const FROM* const> 等多种情况，从
而计算出正确的返回 ret_type。

=== 模板类 cast_retty_wrap<TO, FROM, SimpleFROM> ===
此模板用于根据 TO, FROM, SimpleFROM 三个模板参数计算出 cast<> 的返回类型。

当 FROM 类型和 SimpleFROM 类型不同的时候，使用 simplify_type 来简化 SimpleFROM 的
类型，并重新调用 cast_retty<> 来计算结果返回类型。（这里类似于 isa<> 中的计算）

当 FROM 类型和 SimpleFROM 类型相同时，使用 cast_retty_wrap<TO, FROM, FROM> 的
特化版本，则直接使用 FROM 对应的返回类型，使用 cast_retty_impl<TO, FROM> 实现。

=== 模板类 cast_retty<TO, FROM> ===
设 SimpleFROM = simplify_type<FROM>::SimpleType，则此模板类实际调用
cast_retty_wrap<TO, FROM, SimpleFROM> 来计算返回类型。一般而言，FROM == SimpleFROM。
（也类似于 isa<> 中的计算）

对于特定的类，如 Optional<T>，有自己特化的 simplify_type<> 实现，因而会导致
FROM != SimpleFROM，待学习 Optional 的时候，再仔细分析吧。

=== 模板类 cast_convert_val<TO, FROM, SimpleFROM> ===
其特化版本 cast_convert_val<TO, FROM, FROM> 提供的函数 doit(val)，用于得到转换为
ret_type 的 val 值，这一转换简化写法为：
  FROM &f = const_cast<FROM&>(val);
  ret_type r = (ret_type)f;
其中第二步，使用的转换可以对任何不兼容的类型进行，实在不太安全？为何不用 static_cast 呢？

非特化版本 cast_convert_val<> 会使用 simplify_type<> 获得类型的非简单值(non-simple)，
某些灵巧指针类(smart pointers)特化了 simplify_type<> 的实现，使得 FROM != SimpleFROM
的情况得以产生并处理。

=== cast<> ===
模板函数 cast<To>(const From &f) 转换指定参数 f 到所给类型 To。此转换(cast)操作将断言
类型是正确可转换的(使用 isa<> 模板函数来判定)，因此其在失败的时候不是返回 null 而是产生
断言错。其不允许空指针作为参数，因为那样 isa<> 函数调用会发生保护错。例子：
  cast<Instruction>(myVal)->getParent()

实现时，调用 cast_convert_val<To, From, SimpleFrom>，其中 SimpleFrom =
simplify_type<From>::SimpleType。对于特定的 smart pointer 类，可能 From != SimpleFrom。

== 小结 ==
isa<>, cast<> 等模板类使用了多个辅助模板类来帮助计算返回类型、类型简化、根据不同类型特化
返回类型或特征。其设计似乎和 smart pointer，Value 派生类体系有关，因此需要在后面看到
它们的时候，再进一步进行分析学习。

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