为什么std :: get for variant抛出失败而不是未定义的行为？

Question

根据投掷的cppreference std::get,如果包含的类型不是预期的类型.这意味着标准库必须检查每次访问(libc ++).variantstd::bad_variant_accessvariant

这个决定的理由是什么？为什么它不是未定义的行为,就像C++中的其他地方一样？我可以解决吗？

Answer 1

当前的API std::variant没有未经检查的版本std::get.我不知道为什么这样做是标准化的; 我说的任何东西都只是在猜测.

但是,您可以通过编写接近所需的行为*std::get_if<T>(&variant).如果在那时variant没有保留T,则std::get_if<T>返回nullptr,因此解除引用它是未定义的行为.因此编译器可以假设变体成立T.

实际上,这不是编译器最容易的优化.与简单标记的联合相比,它发出的代码可能不太好.以下代码:

int const& get_int(std::variant<int, std::string> const& variant)
{
    return *std::get_if<int>(&variant);
}

用clang 5.0.0发出这个:

get_int(std::variant<int, std::string> const&):
  xor eax, eax
  cmp dword ptr [rdi + 24], 0
  cmove rax, rdi
  ret

它正在比较变量的索引并在索引正确时有条件地移动返回值.尽管指数的UB不正确,但clang目前无法优化比较.

有趣的是,返回an int而不是引用可以优化检查:

int get_int(std::variant<int, std::string> const& variant)
{
    return *std::get_if<int>(&variant);
}

发出:

get_int(std::variant<int, std::string> const&):
  mov eax, dword ptr [rdi]
  ret

您可以使用__builtin_unreachable()或帮助编译器__assume,但gcc是目前唯一能够在您执行此操作时删除检查的编译器.

Answer 2

为什么它不是未定义的行为,就像c ++中的其他地方一样？我可以解决吗？

是的,有一个直接的解决方法.如果您不想要类型安全,请使用plain union而不是a std::variant.正如你在引用中所说:

类模板std :: variant表示类型安全联合.

目的union是让一个对象可以从多种不同类型中的一种中获取值.union在任何给定时间,只有一种类型的"有效",具体取决于已分配的成员变量:

union example {
   int i;
   float f;
};

// code block later...
example e;
e.i = 10;
std::cout << e.f << std::endl; // will compile but the output is undefined!

std::variant概括了一段union时间添加类型安全性以帮助确保您只访问正确的数据类型.如果您不想要这种安全性,可以随时使用union.

这个决定的理性是什么？

我个人不知道这个决定的理由是什么,但你总是可以看一下C++标准化委员会的论文,以便对这个过程有所了解.

Answer 3

我想我找到了！

似乎可以在提案中的“与修订版 5 的差异”下找到原因：

Kona 妥协：f !v.valid()，使 get<...>(v) 和 Visit(v) 抛出。

含义 - 该变体必须抛出“values_by_exception”状态。使用相同的if我们总是可以抛出。

即使知道这个道理，我个人也想避免这种检查。贾斯汀的回答*get_if似乎对我来说足够好（至少对于库代码）。