Модификация неизменяемых подструктур

Что такое эквивалент с immuts, и есть ли название для него?

IDK, есть ли универсальное имя для манипулирования подсостоянием. Но в Хаскеле есть Lens который предлагает именно то, что вы хотите.

В C ++ вы можете рассмотреть lens как пара функций получения и установки, обе из которых сосредоточены только на своей прямой части. Тогда есть композитор, чтобы объединить две линзы вместе, чтобы сосредоточиться на более глубокой части структуры.

// lens for `A` field in `D`
template<class D, class A>
using get = std::function<A const &(D const &)>;

template<class D, class A>
using set = std::function<D(D const &, A)>;

template<class D, class A>
using lens = std::pair<get<D, A>, set<D, A>>;

// compose (D, A) lens with an inner (A, B) lens,
// return a (D, B) lens
template<class D, class A, class B>
lens<D, B>
lens_composer(lens<D, A> da, lens<A, B> ab) {
auto abgetter = ab.first;
auto absetter = ab.second;
auto dagetter = da.first;
auto dasetter = da.second;

get<D, B> getter = [abgetter, dagetter]
(D const &d) -> B const&
{
return abgetter(dagetter(d));
};

set<D, B> setter = [dagetter, absetter, dasetter]
(D const &d, B newb) -> D
{
A const &a = dagetter(d);
A newa = absetter(a, newb);
return dasetter(d, newa);
};

return {getter, setter};
};

Вы можете написать основной объектив, как это:

struct Bob {
immut<Alice> alice;
immut<Anna>  anna;
};
auto bob_alice_lens
= lens<Bob, Alice> {
[] (Bob const& b) -> Alice const & {
return b.alice.get();
},
[] (Bob const& b, Alice newAlice) -> Bob {
return { immut{newAlice}, b.anna };
}
};

Обратите внимание, что этот процесс может быть автоматизирован с помощью макроса.

Тогда если Bob содержит immut<Alice>, Alice содержит immut<Charlie>Можно написать 2 объектива (Bob в Alice а также Alice в Charlie), Bob в Charlie объектив может быть составлен из:

auto bob_charlie_lens =
lens_composer(bob_alice_lens, alice_charlie_lens);

Live Demo

НОТА:

Ниже более полный пример с линейным ростом памяти с глубиной.tt, без издержек на стирание типа (std::function), и с полной проверкой типа времени компиляции. Он также использует макрос для генерации базового объектива.

#include <type_traits>
#include <utility>

template<class T>
using GetFromType = typename T::FromType;

template<class T>
using GetToType = typename T::ToType;

// `get` and `set` are fundamental operations for Lens,
// this Mixin will add utilities based on `get` and `set`
template<class Derived>
struct LensMixin {
Derived &self() { return static_cast<Derived&>(*this); }

// f has type: A& -> void
template<class D, class Mutation>
auto modify(D const &d, Mutation f)
{
auto a = self().get(d);
f(a);
return self().set(d, a);
}
};

template<
class Getter, class Setter,
class D, class A
>
struct SimpleLens : LensMixin<SimpleLens<Getter, Setter, D, A>> {
static_assert(std::is_same<
std::invoke_result_t<Getter, const D&>, const A&>{},
"Getter should return const A& for (const D&)");

static_assert(std::is_same<
std::invoke_result_t<Setter, const D&, A>, D>{},
"Setter should return D for (const D&, A)");
using FromType = D;
using ToType = A;

SimpleLens(Getter getter, Setter setter)
: getter(getter)
, setter(setter)
{}

A const &get(D const &d) { return getter(d); }
D set(D const &d, A newa) { return setter(d, newa); }
private:
Getter getter;
Setter setter;
};

template<
class LensDA, class LensAB
>
struct ComposedLens : LensMixin<ComposedLens<LensDA, LensAB>> {
static_assert(std::is_same<
GetToType<LensDA>, GetFromType<LensAB>
>{}, "Cannot compose two Lens with wrong intermediate type");

using FromType = GetFromType<LensDA>;
using ToType = GetToType<LensAB>;

private:
using intermediateType = GetToType<LensDA>;
using D = FromType;
using B = ToType;
LensDA da;
LensAB ab;
public:

ComposedLens(LensDA da, LensAB ab) : da(da), ab(ab) {}

B const &get(D const &d) { return ab.get(da.get(d)); }
D set(D const &d, B newb) {
const auto &a = da.get(d);
auto newa = ab.set(a, newb);
return da.set(d, newa);
}
};

namespace detail {
template<class LensDA, class LensAB>
auto MakeComposedLens(LensDA da, LensAB ab) {
return ComposedLens<LensDA, LensAB> { da, ab };
}

template<class D, class A, class Getter, class Setter>
auto MakeSimpleLens(Getter getter, Setter setter)
{
return SimpleLens<Getter, Setter, D, A> {
getter, setter
};
}
}

template<class LensDA, class LensAB>
auto lens_composer(LensDA da, LensAB ab) {
return detail::MakeComposedLens (da, ab);
}#include <memory>

template<class T>
struct immut {
T const& get() const {return *state;}
immut(T in):state(std::make_shared<T>(std::move(in))){}
private:
std::shared_ptr<T const> state;
};

#define MAKE_SIMPLE_LENS(D, A, Aname)   \
detail::MakeSimpleLens<D, A>(       \
+[] (D const &d) -> A const & { \
return d . Aname . get();   \
},                              \
+[] (D const &d, A newa) -> D { \
D newd = d;                 \
newd . Aname = newa;        \
return newd;                \
})struct Charlie {
int id = 0;
};

struct Alice{
immut<Charlie> charlie;
};
struct Anna {};
struct Bob {
immut<Alice> alice;
immut<Anna>  anna;
};

auto alice_charlie_lens = MAKE_SIMPLE_LENS(Alice, Charlie, charlie);
auto bob_alice_lens     = MAKE_SIMPLE_LENS(Bob, Alice, alice);
auto bob_charlie_lens   = lens_composer(bob_alice_lens, alice_charlie_lens);

static_assert(std::is_same<GetFromType<decltype(bob_charlie_lens)>, Bob>{});
static_assert(std::is_same<GetToType<decltype(bob_charlie_lens)>, Charlie>{});

#include <iostream>

int main() {
immut<Charlie> charlie{Charlie{77}};
immut<Alice> alice{Alice{charlie}};
immut<Anna>  anna{Anna{}};

Bob bob{alice, anna};
std::cout << "bob     -> anna: " << static_cast<void const*>(&bob.anna.get()) << "\n";
std::cout << "bob     -> charlie: " << bob_charlie_lens.get(bob).id << "\n";

// Bob newbob = bob_charlie_lens.set(bob, Charlie{148});
Bob newbob = bob_charlie_lens.modify(bob, [] (auto &charlie) {
charlie.id += (148 - 77);
});
std::cout << "new bob -> anna: " << static_cast<void const*>(&bob.anna.get()) << "\n";
std::cout << "old bob -> charlie: " << bob_charlie_lens.get(bob).id << "\n";
std::cout << "new bob -> charlie: " << bob_charlie_lens.get(newbob).id << "\n";
}