在項目開發(fā)過程中，我們可能會遇到這么一種場景：某個或某幾個軟件組件可以產(chǎn)生許多不同類型的數(shù)據(jù)，無論是出于性能的考慮，或者是接口簡潔性的考慮，這些數(shù)據(jù)需要被一次性塞到一個類似于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)容器中。而這個容器將會被眾多接收者使用，它們各自從容器中取出自己感興趣的內(nèi)容進行處理。此外，不同的接收者可能運行在不同線程中的，這個容器還需要支持復(fù)制操作，使得這些接受者在訪問時互不干擾。最后，為了便于調(diào)試以及數(shù)據(jù)的離線分析，這個容器還應(yīng)該支持序列化與反序列化。
簡而言之，該場景的需求如下：
我們姑且將滿足以上需求的容器稱為可存儲通用類型的容器。本文假設(shè)項目中使用了Qt庫，在此基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)這種容器提供了一種可行的思路，并給出實現(xiàn)這種容器的要點。
2. 設(shè)計思路 2.1. 為單個數(shù)據(jù)項選擇合適的容器首先，我們需要解決的問題就是如何存儲各種類型的單個數(shù)據(jù)項。我們根據(jù)需求逐一分析：
重慶分公司
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void *，存儲任意類型的數(shù)據(jù)。void *將無法滿足該需求。這是因為void *擦除了類型信息，在數(shù)據(jù)項目需要被復(fù)制時，我們已經(jīng)無從得知該數(shù)據(jù)的長度以及其他信息了。那能否用void *+ size來存儲這些內(nèi)容呢？對于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型以及其數(shù)組，例如int、float以及它們數(shù)組等，這種方案是可以應(yīng)付的。但是，一旦數(shù)據(jù)項目中使用了容器類，例如std::vector，因為通常情況下，它們實際的存儲空間是在堆中申請的，我們不能直接通過其指針來訪問實際的數(shù)據(jù)內(nèi)容，因此void *+ size的方案不可行。C++ 17中引入了std::any用于存儲單個任意類型的對象（包括自定義類型），這似乎是一個很不錯的選擇。std::any本身并沒有直接支持序列化與反序列化功能，如果每個基礎(chǔ)類型都需要自己再實現(xiàn)一次序列化與反序列，那實在太折騰了。既然我們都已經(jīng)基于Qt庫進行開發(fā)了，那是不是可以直接利用Qt中已經(jīng)提供的各種序列化與反序列化功能（通過QDataStream）。我們知道，Qt Core模塊中的QVariant類提供了與std::any相似的功能，并且更加強大。更幸運地是，在Serializing Qt Data Types列表中，QVarant赫然在列。綜上，為了避免重復(fù)造輪子，我們選擇了QVariant作為存儲單個數(shù)據(jù)項目的容器。該類支持對象之間的拷貝，因此，選擇QVariant讓我們可以同時滿足3個需求，前提是我們使用的數(shù)據(jù)類型都是Qt內(nèi)置的類型。對于自定義類型，我們還需要做一些簡單的開發(fā)工作，這將在后面的小節(jié)中介紹。
在確定了單個數(shù)據(jù)項目的容器之后，我們還需要選擇一個容器來存儲多個數(shù)據(jù)項目，這里假設(shè)使用std::unordered_map<>，那么，我們只需要按照如下方式定義：
std::unordered_mapcontainer; 我們就得到了一個簡易的，可同時存儲多種數(shù)據(jù)類型的關(guān)聯(lián)容器。接收者通過key值便能夠以正確的方式解析真實的數(shù)據(jù)類型。
由于QVaraiant是實現(xiàn)通用類型的容器的核心，需要重點介紹一下。
QVariant類的作用類似于Qt數(shù)據(jù)類型的聯(lián)合，它還能支持用戶自定義的類型。
QVariant對象一次保存一個type()的單個值。(有些type()是多值的，例如字符串列表。)我們可以使用convert()將其轉(zhuǎn)換為不同的類型，使用眾多toT()函數(shù)之一(例如，toSize())獲取其值，并使用canConvert()檢查該類型是否可以轉(zhuǎn)換為某個特定類型。
名為toT()(例如toInt()、toString())的方法是const方法。如果想要獲取實際存儲的類型，這些函數(shù)會返回存儲對象的副本（注意，這里返回的是副本，所以無法通過返回的值來修改QVariant存儲的內(nèi)容）。如果想使用可以從存儲的類型生成的類型，toT()會復(fù)制并轉(zhuǎn)換，并保持對象本身不變。如果請求了一個不能從存儲的類型生成的類型，結(jié)果取決于該類型；有關(guān)的詳細信息，請參見函數(shù)文檔。
下列是官方的實例代碼，它們闡述了如何使用QVariant：
QDataStream out(...);
QVariant v(123); // The variant now contains an int
int x = v.toInt(); // x = 123
out<< v; // Writes a type tag and an int to out
v = QVariant("hello"); // The variant now contains a QByteArray
v = QVariant(tr("hello")); // The variant now contains a QString
int y = v.toInt(); // y = 0 since v cannot be converted to an int
QString s = v.toString(); // s = tr("hello") (see QObject::tr())
out<< v; // Writes a type tag and a QString to out
...
QDataStream in(...); // (opening the previously written stream)
in >>v; // Reads an Int variant
int z = v.toInt(); // z = 123
qDebug("Type is %s", // prints "Type is int"
v.typeName());
v = v.toInt() + 100; // The variant now hold the value 223
v = QVariant(QStringList());甚至可以將QList和QMap的值存入到一個QVariant對象中，因此，我們可以輕松地構(gòu)造任意類型的復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將其存入到QVariant中。這是非常強大和通用的，但可能比在標準數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中存儲相應(yīng)類型的內(nèi)存和速度效率低。
QVariant還支持null的概念，在這種情況下，我們可以定義一個沒有值的類型。但是，請注意，QVariant類型只有在設(shè)置了值后才能進行強制轉(zhuǎn)換。例如：
QVariant x, y(QString()), z(QString(""));
x.convert(QVariant::Int);
// x.isNull() == true
// y.isNull() == true, z.isNull() == false除了支持內(nèi)置的類型枚舉中的類型之外，QVariant可以通過擴展以支持其他類型。如何實現(xiàn)讓QVariant可識別的類型，參看讓QVariant支持自定義類型的存儲。
首先， 我們需要確保自定義的類型滿足QMetaType的所有要求。換句話說，它必須提供:
例如，我們有一個MyData自定義類型：
class MyData {public:
uint32_t dataId;
std::vectordata;
MyData() = default;
~MyData() = default;
MyData(const MyData &) = default;
MyData & operator=(const MyData &) = default;
}; 在此基礎(chǔ)上，我們還需要做一些額外的簡單操作，否則，Qt的類型系統(tǒng)將無法理解如何存儲、檢索和序列化該類的實例。例如，我們將無法在QVariant中存儲MyData值。
Qt中負責(zé)定制類型的類是QMetaType。為了讓這個類能識別這個類型，我們在定義MyData的頭文件中調(diào)用這個類的Q_DECLARE_METATYPE()宏，代碼如下:
Q_DECLARE_METATYPE(MyData);這使得將MyData對象存儲在QVariant對象中并在以后檢索成為可能。官方文檔也給出了一個示例代碼，請參見自定義類型示例。
如前文提到，我們將使用QDataStream對QVarant進行序列化與反序列化。對于自定義類型，我們則需要實現(xiàn)自定義的序列化與反序列化函數(shù)。在這個例子中，我們需要實現(xiàn)兩個MyData的友元函數(shù)：
class MyData {public:
uint32_t dataId;
std::vectordata;
MyData() = default;
~MyData() = default;
MyData(const MyData &) = default;
MyData & operator=(const MyData &) = default;
friend QDataStream & operator<<(QDataStream & stream, const MyData &data);
friend QDataStream & operator>>(QDataStream & stream, MyData &data);
};
QDataStream & operator<<(QDataStream & stream, const MyData &data)
{stream<< data.dataId;
stream<< static_cast(data.data.size());
for (const auto & val : data.data) {stream<< val;
}
return stream;
}
QDataStream & operator>>(QDataStream & stream, MyData &data)
{stream >>data.dataId;
quint64 count = 0;
stream >>count;
uint32_t val = 0;
for (int i = 0; i< count; i++) {stream >>val;
data.data.push_back(val);
}
return stream;
} 在完成以上代碼后，我們便能支持自定義類型的序列化了。代碼如下：
QDataStream stream(...);
MyData data;
data.dataId = 10086;
data.data = {1, 0, 0, 8, 6};
QVariant var;
var.setValue(data);
stream<< var;若此時我們執(zhí)行反序列化是可行的，因為在setValue()時，內(nèi)部幫我們在元對象系統(tǒng)中注冊了這個自定義類型。但如果是我們重新運行程序，反序列化就會失效。反序列化時需要重新創(chuàng)建出這個自定義類型的對象，因為此時元對象系統(tǒng)中并不清楚該對象的信息，所以它不知道如何在運行時處理自定義類型對象的創(chuàng)建和銷毀。
要在運行時創(chuàng)建對象，需要通過調(diào)用qRegisterMetaType()模板函數(shù)將自定義類型注冊到元對象系統(tǒng)。此后，除了讓反序列化時元對象系統(tǒng)可識別之外，這也使該類型可用于隊列式（queued）信號-槽通信。我們需要在使用該類型的反序列化之前調(diào)用它，本例子中，我們選擇在MainWindow的構(gòu)造函數(shù)中進行注冊：
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);
qRegisterMetaType();
} 此后，我們便可以使用如下的方式進行反序列化了：
QDataStream stream(...);
QVariant var;
stream >>var;
auto data = qvariant_cast(var);
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