如果泛型类型 T 有合适的构造函数供使用，如何知道它？答案

【问题标题】：How to know a generic type T if it has an appropriate constructor for use?如果泛型类型 T 有合适的构造函数供使用，如何知道它？
【发布时间】：2022-01-07 15:13:43
【问题描述】：

我正在实现一个双向链表，它以哨兵节点为头和尾，比如这个名为List 的类。 Node 是 List 中的私有结构。该类有一个私有方法Init用于初始化头尾节点，在List的构造函数中调用。

template<typename T>
class List {
public:
    List() {
        Init();
    }
    ...

private:
    struct Node {
        T data;
        Node* prev;
        Node* next;
        
        // Constructors
    };

    size_t size;
    Node* head;
    Node* tail;

    void Init() {
        // Codes arise some problem if instances of T have no default constructor.
        head = new Node;
        tail = new Node;
        head->prev = nullptr;
        head->next = tail;
        tail->prev = head;
        tail->next = nullptr;
        size = 0;
    }
};

现在的问题是，如果T 的实例没有默认构造函数，我无法使用head = new Node; 和tail = new Node; 创建哨兵节点。 new 运算符总是分配一块内存并构造它。在构造Node对象时，必须使用T的一些构造函数来初始化Node中的data字段。

有没有办法检查T 的哪些构造函数（除了复制和移动构造函数）我可以用来构造T 类型的变量data？或者我可以只初始化Node 中的prev 和next 字段，而使data 字段未初始化？

【问题讨论】：

如果T 没有默认构造函数，那么你会得到一个编译时错误。
即使你知道它有什么构造函数，这对你有什么帮助？假设您发现有 T(X, int, int, bool, Y, Z) 构造函数。你会用这些信息做什么？它实际上是没有用的。请记住，您处于通用上下文中。正确的做法是：永远不要初始化 T 对象，除非您的 api 用户明确请求它。你不知道T 是什么。也许即使它有一个默认构造函数，它也是一个非常昂贵的操作。
Init() 是否打算创建一个包含0 元素的List？如果是这种情况，您可能希望 Init() 的设计也创建零 Ts。
struct Node { virtual ~Node() = default; Node* prev; Node* next; }; struct DataNode : Node { T data; };
你不需要为head和tail动态分配节点来指向，它们和拥有的List具有相同的生命周期

标签： c++ algorithm data-structures linked-list doubly-linked-list

【解决方案1】：

您的代码有一个类型 T 应该遵循您需要的概念。

在您的情况下，您希望它是默认可构造的。如果模板的实例化器没有提供 T 的符合，它会得到一个很大的模板错误。

您可以在代码中添加一个 static_assert 以提供更好的消息（如果您的方法没有直接使用，请提前提供）

您可以使用：static_assert(is_default_constructible_v)。存在更多变体，如果它不应该抛出...，请参阅documentation

在 C++20 中，你也可以使用概念来限制 T。我对它们不太熟悉，所以我会留给你找到正确的语法。

还有其他解决方案，例如存储 std::optional，或在 init 函数上使用可变参数来构造 T。在这种情况下，您可能希望使用std::is_constructible 限制代码。如果您不介意安置新闻，std::aligned_storage 也可以使用。一切都取决于你想用这个实现什么。

【讨论】：

在我的原始代码head = new Node;中，我的目标并不是真正使用它的默认构造函数或其他构造函数来构造T，而是我只需要成功构造这样一个T，否则我不能使用哨点节点的想法。我不知道我可以在T 中使用什么构造函数来完成这个构造。说class F {public: F(const F& x) {} F(F&& x) {}};，这个类是病态的，但是std::list<F> list;是完全合法的。我也想在我的代码中实现这一点。重构struct Node是一个解决方案，如果有其他解决方案，idk。
在这种情况下，您需要 optional 或 aligned_storage
谢谢，我明天试试这个解决方案。
听起来不错，为简单起见，我建议您使用 std::optional
是的，将T data改成std::optional<T> data后，也解决了我的问题，只是需要C++ 17编译器。