std :: optional作为union vs char []/aligned_storage实现

Question

在阅读GCC的实现时,std::optional我发现了一些有趣的东西.我知道boost::optional实现如下:

template <typename T>
class optional {
    // ...
private:
    bool has_value_;
    aligned_storage<T, /* ... */> storage_;
}

但是libstdc ++和libc ++(以及Abseil)都实现了optional这样的类型:

template <typename T>
class optional {
    // ...
private:
    struct empty_byte {};
    union {
        empty_byte empty_;
        T value_;
    };
    bool has_value_;
}

他们看起来因为它们在功能上是相同的,但使用一个优于另一个有什么优势吗？(除了明显缺乏后者的新位置,这真的很好.)

Answer 1

他们看起来因为它们在功能上是相同的,但使用一个优于另一个有什么优势吗？(除了明显缺乏后者的新位置,这真的很好.)

这不仅仅是"非常好" - 它对于一个非常重要的功能至关重要,即:

constexpr std::optional<int> o(42);

在常量表达式中有几件事你不能做,那些包括new和reinterpret_cast.如果实施optional与aligned_storage,你就需要使用new创建对象,并reinterpret_cast把它找回来了,这将防止optional被constexpr友好.

通过union实现,您没有这个问题,因此您可以optional在constexpr编程中使用(甚至在修复之前,Nicol正在讨论的简单可复制性,optional已经被要求可用constexpr).

Answer 2

std::optional 由于后C++ 17缺陷修复,无法实现为对齐存储.具体而言,std::optional<T>如果可以轻易地复制,则需要是可以T轻易复制的.A union{empty; T t};将满足此要求

内部存储和放置new/ delete使用不能.在C++内存模型中,从TriviallyCopyable对象执行字节复制到尚未包含对象的存储是不够的,无法实际创建该对象.相比之下,编译器生成的unionTriviallyCopyable类型的副本将是微不足道的,并且将用于创建目标对象.

所以std::optional 必须以这种方式实施.