分配给已删除/未初始化的对象

Question

我有这样的课

struct foo {
    bool type;
    union {
        struct { std::string s; };
        struct { std::function<std::string(void)> f; };
    };
};

我需要定义赋值运算符，但是当我分配不同的类型时，我基本上是分配给未初始化的字段（我知道我必须先显式调用析构函数）。

我的猜测是这样的赋值是未定义的行为，因为我不知道字符串或函数的赋值是否不会重用某些字段。

如何在不调用任何未定义行为的情况下正确执行此操作？

我仅限于 C++11。

Answer 1

我的猜测是这样的赋值是未定义的行为，因为我不知道字符串或函数的赋值是否不会重用某些字段。

猜对了！赋值总是以左侧实际上是该类型的对象为前提。如果我们在左手边没有对象，则所有赌注都关闭。

如何在不调用任何未定义行为的情况下正确执行此操作？

建设！当您没有对象时，获得对象的唯一方法是创建它。既然我们想在特定位置创建它，那就是新的展示位置。

我不确定你为什么将你的类型包装在一个额外的结构中，你想这样做：

union U {
    U() { }
    ~U() { }

    std::string s;
    std::function<std::string(void)> f;
} u;

这样，您的赋值运算符将是：

foo& operator=(foo const& rhs) {
    if (type) {
        if (rhs.type) {
            u.s = rhs.u.s;
        } else {
            u.s.~string();
            new (&u.f) std::function<std::string(void)>(rhs.u.f);
        }
    } else {
        if (!rhs.type) {
            u.f = rhs.u.f;
        } else {
            u.f.~function();
            new (&u.s) std::string(rhs.u.s);
        }
    }

    return *this;
}

您需要重构其中的一些内容以支持移动分配而无需大量重复，但这是一个粗略的想法。

Answer 2

首先，匿名结构在 C++ 中的格式不正确。例如，您可以改用：

union {
    std::string s;
    std::function<std::string(void)> f;
};

我的猜测是这样的赋值是未定义的行为

正确。

如何在不调用任何未定义行为的情况下正确执行此操作？

您可以使用标记联合模式。您似乎已经有一个 type 成员。您可以使用它来指定哪个成员处于活动状态。如果您对该成员有其他计划，只需添加一个新计划即可。

一旦您可以使用结构成员检查哪个联合成员处于活动状态，您就可以销毁活动成员，然后复制构造以前的非活动联合成员，最后更新type 以表示新的活动成员。

---

也就是说，您可以通过使用预先存在的标记联合的通用实现来节省一些时间。例如，Boost 中有一个。

Answer 3

C++11 非常友好，甚至不允许这样做。由于您的联合包含具有非平凡构造函数和析构函数的字段，struct foo 已隐式删除了默认构造函数和析构函数。

当我尝试使用以下命令创建 struct foo 时，我的旧 clang 版本 3.4.1（带有选项 std=c++11）阻塞：

error: call to implicitly-deleted 

和

 note: default constructor of 'foo' is implicitly deleted because variant field has a non-trivial default constructor.

如果我尝试手动初始化 struct foo （我稍微更改了 foo 以避免匿名字段）：

...
struct foo {
    bool type;
    union {
        struct { std::string s; } s;
        struct { std::function<std::string(void)> f; } f;
    };
};

int main() {
    foo bar { .s = {"a"}};
    ...

我收到另一个错误（如预期的那样）：

error: attempt to use a deleted function
    foo bar { .s = {"a"}};

和

note: destructor of 'foo' is implicitly deleted because variant field 's' has a non-trivial destructor
        struct { std::string s; } s;
                                  ^