C ++：重新绑定泛型类型的变量

Question

通过重新绑定变量为泛型类型重用堆内存。

我想做的事：

template <typename T> //unconstrained type
//...
{
  //in some complex procedural logic
  T rebindable = .../*r-value*/;

  //...
  //some procedure dependent case:
  T rebindable = .../*different r-value*/; //rebind (I am aware this does not work)
}

为什么这是一个值得一问的问题：

许多过程算法在其范围内维护并持续对内存进行操作。 有时，完全替换其中一个值在逻辑上是必要的，在编程上这意味着解构和构造，可能是不确定的次数（重新绑定）。

通常，这可以通过利用迭代来克服，例如在可能无法分配的数字类型上实现 smart-bisection root finder。

但是，一些更复杂的过程算法可能无法在功能上轻松编写，尤其是在重新绑定由过程状态决定的情况下。

因此，以编程方式实现重新绑定对于通用算法可能非常有用。

不满意的答案

（这绝不是对任何人或其答案的攻击）

Unique_ptr：

template <typename T> //still unconstrained (which is a plus)
//...
{
  auto ptr = std::unique_ptr<T>{.../*dangling reference (T*)*/};

  //...
  ptr = std::unique_ptr<T>{.../*different dangling reference*/};
}

这样解决了不限制类型，但是使用的内存不是堆内存的问题。

作业：

template <typename T>
  requires std::assignable_from<T, T> //type constraint!
//...
{
  T assignable = .../*r-value*/;

  //...
  assignable = .../*different r-value*/;
}

虽然这是在堆上，但它是以限制类型为代价的。

新展示位置：

template <std::copy_constructible T> //type constraint!
//...
{
  T assignable = .../*r-value*/;

  //...
  assignable.~T();
  new (&assignable) T {.../*different r-value*/};
}

通过重新解构和重新构造赋值 new 值被反弹，但是这仍然有一个关联的类型约束。

Answer 1

如果您愿意为堆栈上的额外布尔值付费，像 std::optional 这样的类型可以解决问题。

template <typename T> //unconstrained type
void func()
{
    //in some complex procedural logic
    std::optional<T> rebindable;
    rebindable.emplace(/*r-value*/);

    //...
    //some procedure dependent case:
    rebindable.reset();
    rebindable.emplace(/*different r-value*/);
}

我认为你需要它可以移动构造，因为你必须通过 emplace 函数。

Answer 2

使用新位置重新绑定

最后一个使用placement new的例子不需要相关的类型约束！

表达式T t = r-value;不调用构造函数，同理，表达式new (&t) T {r-value};也不调用构造函数。

placement new 绕过带有 r 值的构造函数

这里是这种行为的一个例子：（在 GCC 上编译）

#include<iostream>
#include<utility>

struct C
{
    int n;
    static C make_new(int n) {return C{n};}
    ~C() = default;
    C(int n): n(n) {}
    C(const C &) = delete;
    C(C&&) = delete;
};

template <typename T>
void inline rebind(T& re_bin_ref, T&& val) {
    re_bin_ref.~T();
    new (&re_bin_ref) T {val};
}

template <typename T, typename... TArgs>
void inline emplace_rebind(T& re_bin_ref, TArgs&&... args) {
    re_bin_ref.~T();
    new (&re_bin_ref) T {std::forward<decltype(args)>(args)...};
}

template <typename T>
void inline procedural_rebind(T& re_bin_ref, auto f) {
    re_bin_ref.~T();
    new (&re_bin_ref) T { f() };
}

int main()
{
    
    std::cout << "\nREBINDING:\n";
    C re_bin = C::make_new(0);
    std::cout << "init: " << re_bin.n << std::endl;
    
    //...
    
    re_bin.~C();
    new (&re_bin) C {C{1}};
    std::cout << "pr-value: " << re_bin.n << std::endl;
    
    //...
    
    //re_bin.~C();
    //new (&re_bin) C {std::move<C>(C::make_new(2))}; //requires C&&
    //std::cout << "x-value: " << re_bin.n << std::endl;
    
    //...
    
    //rebind(re_bin, C::make_new(3)); //requires C&&
    //std::cout << "explicit rebind: " << re_bin.n << std::endl;

    //...
    
    emplace_rebind(re_bin, 4);
    std::cout << "explicit emplace rebind: " << re_bin.n << std::endl;

    //...

    procedural_rebind(re_bin, [](){return C{5};});
    std::cout << "explicit pr-value procedural rebind: " << re_bin.n << std::endl;
    
    return 0;
}

GodBolt 上的完整文件： https://godbolt.org/z/cz7Y6qzbe