实现类 std::variant 类时存储类型标记的问题

Question

我的目标是写std::variant，可能还不够成熟，但至少有完整的构造函数/析构函数对和std::get<>() 函数。

我尝试使用 char 数组保留内存。它的大小由使用find_biggest_size<>()函数找到的最大类型决定。构造函数使用静态断言，因为它执行检查类型是否在指定类型列表中。目前，构造函数和就地构造函数都可以工作。

template <typename ... alternatives>
class variant
{
    char object[find_biggest_size<alternatives...>::value];
public:
    template <typename T>
    variant(T&& other)
    {
        static_assert(is_present<T, alternatives...>::value, "type is not in range");
        new ((T*)&object[0]) T(std::forward<T>(other));
    }

    template <typename T, typename ... ArgTypes>
    variant(in_place_t<T>, ArgTypes&& ... args)
    {
        static_assert(is_present<T, alternatives...>::value, "type is not in range");
        new ((T*)&object[0]) T(std::forward<ArgTypes>(args)...);
    }

    ~variant()
    {
        // what to do here?
    }
};

然后我偶然发现了一个问题。我不知道当对象死亡时要执行什么析构函数。最重要的是，无法访问底层对象，因为我无法专门化 std::get<>() 来获得正确的类型。

我的问题是：对象创建后如何存储类型？这是正确的方法吗？如果没有，我应该使用什么？

编辑：

我尝试应用 cmets。问题是当前活动的类型的索引不能是constexpr，因此我无法从类型列表中提取所需的类型并调用适当的析构函数。

~variant()
{
    using T = typename extract<index, alternatives...>::type;
    (T*)&object[0]->~T();
}

编辑：

我已经做了一个基线实现。它可以工作，但有很多缺失的功能。你可以找到它here。我很高兴收到评论，但请先阅读how do I write a good answer?。

Answer 1

首先，您需要知道哪个对象当前在变体中。如果你想从中获取一个当前不在其中的类型，你必须抛出一个异常。

对于存储，我使用联合（就像我使用 here 使其成为 constexpr 一样）；您不能将placement new 运算符用作constexpr，所以我认为联合是唯一实际的方法（这意味着我想出的唯一方法）。请注意：您仍然需要显式调用析构函数。这产生了我所拥有的奇怪的解决方法，因为在 constexpr 中使用的类型必须是可以轻易破坏的。

现在：您可以实现一个类似于find_biggest_size 的类，它为您提供来自 int 的类型作为模板参数。 IE。类似的东西（不完整的例子）：

template<int idx, typename ...Args>
struct get_type;

template<int idx, typename First, typename ...Rest>
struct get_type<idx, First, Rest...>
{
    using type = typename get_type<idx-1, Rest>::type;    
};

template<typename First, typename ...Rest>
struct get_type<0, First, Rest...>
{
    using type = First;
};
//plus specialization without Rest

然后就可以实现get函数了：

template<int i, typename ...Args>
auto get(variant<Args...> & v) -> typename get_type<i, Args...>::type
{ /* however you do that */ }

希望对你有帮助。

Answer 2

我可能会如何开始：

#include <iostream>
#include <utility>
#include <array>

template<class...Types>
struct variant
{
    variant() {}
    ~variant()
    {
        if (type_ >= 0)
        {
            invoke_destructor(type_, reinterpret_cast<char*>(std::addressof(storage_)));
        }
    }

    template<class T> static void invoke_destructor_impl(char* object)
    {
        auto pt = reinterpret_cast<T*>(object);
        pt->~T();
    }

    static void invoke_destructor(int type, char* address)
    {
        static const std::array<void (*)(char*), sizeof...(Types)> destructors
        {
            std::addressof(invoke_destructor_impl<Types>)...
        };
        destructors[type](address);
    }

    std::aligned_union_t<0, Types...> storage_;
    int type_ = -1;

};

int main()
{
    variant<int, std::string> v;

}