C++ - 什么是“类型透明类”？

Question

使用gcc编译一个包含十进制数据类型支持的程序，最近遇到如下错误：

error: type transparent class 'std::decimal::decimal32' has base classes

快速浏览一下 GCC 的源代码树会发现此错误消息位于 gcc/cp/class.c 中。

什么是“类型透明类”？为什么这样的类有“基类”是错误的？

Answer 1

阅读更多GCC的源代码，semantics.c:

  if (TREE_CODE (t) == RECORD_TYPE
      && !processing_template_decl)
    {
      tree ns = TYPE_CONTEXT (t);
      if (ns && TREE_CODE (ns) == NAMESPACE_DECL
          && DECL_CONTEXT (ns) == std_node
          && DECL_NAME (ns)
          && !strcmp (IDENTIFIER_POINTER (DECL_NAME (ns)), "decimal"))
        {
          const char *n = TYPE_NAME_STRING (t);
          if ((strcmp (n, "decimal32") == 0)
              || (strcmp (n, "decimal64") == 0)
              || (strcmp (n, "decimal128") == 0))
            TYPE_TRANSPARENT_AGGR (t) = 1;
        }
    }

此代码表示在以下情况下将类型标记为透明：

• 它是一个结构体，而不是一个模板；
• 它在命名空间级别，命名空间是std::decimal。
• 它被命名为decimal32、decimal64或decimal128。

在class.c 中有你遇到的错误检查，还有一些。

在mangle.c:

      /* According to the C++ ABI, some library classes are passed the
         same as the scalar type of their single member and use the same
         mangling.  */
      if (TREE_CODE (type) == RECORD_TYPE && TYPE_TRANSPARENT_AGGR (type))
        type = TREE_TYPE (first_field (type));

评论是这里的关键。我认为这意味着将透明类型替换为其第一个（也是唯一一个）成员的类型，因此它可以在第一个成员可以使用的任何地方使用。例如，在我的 include/decimal 中，std::decimal::decimal32 类有一个 __decfloat32 类型的字段（来自之前的 typedef float __decfloat32 __attribute__((mode(SD)));），因此任何采用 __decfloat32 的函数都可以采用 std::decimal::decimal32，反之亦然.甚至功能装饰也是如此。这个想法可能是让这个类 ABI 与 C 类型 _Decimal32、_Decimal64 和 _Decimal128 兼容。

现在，您如何获得带有基类的class decimal32？我唯一的猜测是您包含不兼容（可能较旧）的头文件，具有完全不同的实现。

更新

经过一番调查，看来我对 ABI 和函数修饰的猜测是正确的。以下代码：

#include <decimal/decimal>
using namespace std::decimal;

 //This is a synonym of C99 _Decimal32, but that is not directly available in C++
typedef float Decimal32 __attribute__((mode(SD)));

void foo(decimal32 a) {}
void foo(Decimal32 a) {}

给出奇怪的错误：

/tmp/ccr61gna.s: Assembler messages:
/tmp/ccr61gna.s:1291: Error: symbol `_Z3fooDf' is already defined

也就是说，编译器前端在重载中没有发现任何问题并发出 asm 代码，但是由于两个函数的修饰相同，因此汇编器失败了。

现在，这是否像 Ben Voigt 在 cmets 中所建议的那样不符合 GCC？我不知道......你应该能够用你想要的任何两种不同类型编写重载函数。但是OTOH，不使用一些编译器扩展是不可能得到Decimal32类型的，所以这种类型的含义是实现定义的......

Answer 2

正如我的评论中提到的，type-transparent 类是一些原始类型（如整数等）的 wrapper 类。

它们被称为transparent，因为它们使用了运算符重载，这使得它们的行为就像它们包装的原始类型一样。

IE，要将int 透明地包装在一个类中，您需要重载= 运算符、++ 运算符等...

显然，GNU 的 libstdc++ 将此类类用于某些类型。不知道为什么...

关于基类问题，虽然我不是 100% 确定，但这是一个猜测。

在处理 C++ 中的继承时，您通常需要声明 virtual 方法，以解决 upcasting 的问题。

将方法声明为 virtual 将告诉编译器为方法创建 虚拟表，以便在运行时查看它们。
这当然会增加类的实例大小。

对于类型透明的类，这是不可接受的，因为编译器无法将此类的实例放入 寄存器 中（即在传递参数时等）， 与包装类型不同，因此该类将不再是透明的。

编辑

我不知道如何在 GCC 中声明这样一个透明类。我能想到的最接近的事情是透明工会：

http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Type-Attributes.html

类似：

class IntWrapper
{
    int _x;

    /* Constructor, operator overloads... */
};

typedef union
{
    int        integerValue;
    IntWrapper integerWrapper;
}
IntUnion __attribute__( ( __transparent_union__ ) );

我的 GCC 版本似乎不支持它，但根据文档（参见上面的链接），这将允许 int 或 IntWrapper 使用与 int 相同的调用约定透明地传递给函数。