创建非默认可构造类的虚拟对象答案

【问题标题】：Create dummy object of non-default-constructible class创建非默认可构造类的虚拟对象
【发布时间】：2015-07-05 04:52:06
【问题描述】：

tl;dr：我想构造一个包含泛型类型 Value 成员的类 ListEntry，但 Value 不是默认可构造的ListEntry 不知道如何构造它。我永远不会访问这个 Value 成员，所以它没有被初始化也没关系。

我为什么要这样做

我正在实现一个大致类似于以下内容的双链表

template<class Value>
class ListEntry {
  Value value;
  ListEntry<Value> *prev;
  ListEntry<Value> *next;
};
template<class Value>
class List {
  ListEntry<Value> sentinel;
};

列表条目之间的链接始终形成一个封闭的圆圈，其中哨兵将最后一个列表元素连接到第一个列表元素。 sentinel 对象使用 sentinel.prev = &sentinel 和 sentinel.next = &sentinel 初始化。

这样，我摆脱了很多特殊情况，而且我永远不必检查 nullptr，因为没有空指针。将一个元素添加到列表的末尾（在最后一个元素和标记之间）并不是一种特殊情况，但与在两个真实元素之间的列表中间添加一个元素相同。

所以在所有真实的列表条目中，值字段将包含列表条目的实际值。对于他们，我可以通过在其构造函数中给它一个 Value 对象来初始化 ListEntry，所以我不需要 Value 是默认可构造的。在哨兵中，值字段永远不会被访问。但不幸的是，由于 Value 不是默认可构造的，编译器不允许我创建哨兵对象。

我可以将 ListEntry 中的值成员设为指针、boost::optional 或类似的东西。由于性能问题，我不喜欢这个。关于如何在 ListEntry 中存储 Value 而不需要性能/内存成本并且不需要 Value 默认构造的任何想法？在我看来，必须有一种方法可以在不调用其构造函数的情况下获取 Value 对象。

【问题讨论】：

标签： c++ c++14 default-constructor sentinel

【解决方案1】：

使用原始缓冲区并放置新的：

template<class Value>
class ListEntry {
  alignas(Value) char storage[sizeof(Value)];
  ListEntry<Value> *prev;
  ListEntry<Value> *next;
};

构造Value：

new (entry->storage) Value(/* params */);

破坏Value：

reinterpret_cast<Value*>(entry->storage)->~Value();

【讨论】：

这就是我要找的，谢谢。看着它，在我看来，这个概念（一个可能保存或可能不保存初始化对象的通用缓冲区，提供 new() 和 delete()）足够通用，因此可以在 std 或 boost 中实现。有吗？
@Heinzi 不是我所知道的。缓冲区本身存在std::aligned_storage，但老实说我无法直截了当，所以我坚持使用纯字符数组。但实际上并没有更多的东西，所以最接近的应该是boost::optional，它还跟踪对象是否被构造。
boost::optional （它有一个布尔跟踪“它是否被构造”，你可能认为这是开销，但它不是，当你的对象被销毁时会发生什么？如果销毁是抛出一个意想不到的地方？）是一个不错的选择，或者来自 C++1z 的std::experimental::optional（端口，有一些变化）。另一个选择是struct nothing {}; boost::variant<Value, nothing>，它基本上是一个手动的optional，没有简单的cast-to-value和cast-to-bool。要自己滚动，请使用 C++11 union（如果需要销毁它，可能带有布尔值）和 nothing 或 aligned_storage。

【解决方案2】：

您可以将其拆分为基类和节点类，例如

class ListEntryBase {
    ListEntryBase *prev;
    ListEntryBase *next;
};

template<class Value>
class ListEntry : public ListEntryBase {
    Value value;
};

template<class Value>
class List {
    ListEntryBase sentinel;
};

这样可以避免创建不需要的值，同时Value 不需要是默认可构造的。

【讨论】：

记得在向下转换之前检查你是否在哨兵上。