C++ 入门第 5 版。工会和班级类型的成员

Question

我有这个来自 C++ 入门第 5 版的文本。 ch 19.6 联合：

class Token {
public:
    Token(): tok(INT), ival{0} { }
    Token(const Token &t): tok(t.tok) { copyUnion(t); }
    Token &operator=(const Token&);
    ~Token() { if (tok == STR) sval.~string(); }
    Token &operator=(const std::string&);
    Token &operator=(char);
    Token &operator=(int);
    Token &operator=(double);
private:
    enum {INT, CHAR, DBL, STR} tok; // discriminant
    union {                         // anonymous union
        char   cval;
        int    ival;
        double dval;
        std::string sval;
    }; // each Token object has an unnamed member of this unnamed union type
    // check the discriminant and copy the union member as appropriate
    void copyUnion(const Token&);
};

Token &Token::operator=(const std::string &s)
{
    if (tok == STR) // if we already hold a string, just do an assignment
       sval = s;
    else
       new(&sval) string(s); // otherwise construct a string
    tok = STR;                // update the discriminant
    return *this;
}

在这种情况下，如果联合已经保存了一个字符串，我们可以使用普通的字符串赋值运算符为该字符串赋予一个新值。否则，不存在可以调用字符串赋值运算符的现有字符串对象。相反，我们必须在保存联合的内存中构造一个字符串。我们使用placement new (§ 19.1.2, p. 824) 在sval 所在的位置构造一个字符串。我们将该字符串初始化为字符串参数的副本。我们接下来更新判别式并返回。

一切对我来说都是那么简单，但让我感到困惑的是这个版本的复制赋值运算符（它需要一个std::string）：以及最后一段：“如果联合已经拥有一个字符串......”但是在如果union 没有string，那么我们为什么还要费心使用这样的placement new？只要赋值运算符调用析构函数从而销毁对象然后释放与构造函数相反的内存？

我的意思是他为什么不直接写这个？

sval = s;

我认为没有必要使用 sval.~string() 显式调用 dtor，因为赋值运算符会这样做。我的意思是不需要条件。

Answer 1

另一种看待这个问题的方法是想象如果您在sval 不包含正确构造的std::string 时执行sval = s 会发生什么。

假设，为了论证，std::string 对象在内部分配一个字符数组来保存存储在字符串中的实际数据（它几乎必须这样做，一种或另一种方式）。为了简单起见，我在这里忽略了短字符串优化。

现在，当您执行sval = s 时，sval 的复制赋值运算符将执行以下操作：

1. 释放sval中已有的字符数组数据。

2. 为新的字符数组分配空间，然后从s复制字符数组数据。

如果 sval 没有正确初始化，那么第 1 步就会失败。字符数组数据可能是一些随机指针值，所以，砰！如果您手动调用sval 的析构函数，同样的论点也适用。

因此使用放置new。这没有先决条件，并在sval 中构造一个有效的空std::string，然后您可以安全地分配给它。

Answer 2

您不能将某些东西分配给从未构造过的对象。在 C++ 中，任何对象，任何对象，都需要在发生任何事情之前先被构造。这是 C++ 的基本规则之一，没有任何例外或替代方案。

在构造对象之前尝试以任何方式使用对象，都会导致未定义的行为。分配给一个对象算作使用它。因为，毕竟，如果你要为一个对象分配一些东西，它必须已经存在了。

这是一个关键的基本概念。构造一个对象和给它分配一些东西是有很大区别的。在第一种情况下，该对象最初不存在。在第二种情况下，它已经存在，这意味着它必须在某个未指定的先前时间点被构建。

您实际上是在提议将某些东西分配给一个对象，而没有构造它的好处。这是未定义的行为。

附：在现代 C++ 中，您几乎可以忽略所阅读的所有内容，只需使用 std::variant，它会为您处理所有这些细节。然而，理解这些基本概念确实很重要，这是一个很好的例子来说明它们。但是在你弄清楚为什么事情必须是这样之后，在这里，你几乎可以忘记它，只需使用std::variant。

我认为没有必要明确调用 dtor sval.~string() 因为赋值运算符会这样做。

不，作为一般规则：赋值运算符不调用析构函数。通常，赋值运算符不会破坏对象。如果是，那么该对象将不再存在，但在分配给它之后它当然会存在。