如何在 C++ 中正确地给基类成员起别名？答案

【问题标题】：How to correctly alias a base class member in C++?如何在 C++ 中正确地给基类成员起别名？
【发布时间】：2021-11-29 13:29:30
【问题描述】：

我写了一个这样的Edge 类：

struct Edge : public ::std::pair<int, int>
{
  using ::std::pair<int, int>::pair;
  int &src = first;
  int &dst = second;
};

namespace std
{
  template <>
  struct hash<Edge>
  {
    std::size_t operator()(Edge const &x) const noexcept
    {
      return (x.src << 16) | x.dst;
    }
  };
}

所以我可以用src/dst 代替first/second。

但是，当我使用std::unordered_set 时，我发现出了问题。

Edge e(1, 2);
print_edge_debug_info(e);
using _set_t = std::unordered_set<Edge>;
_set_t s;
s.insert(e);
for(auto &&_e : s) {
  print_edge_debug_info(_e);
}
/*
output:
 (1, 2) [ 2,0x7ffca1c08724]  [ 2,0x7ffca1c08724] 
 (1, 2) [ 2,0x2bb80fc]  [ 2,0x7ffca1c08724]
*/

print_edge_debug_info:

inline void print_edge_debug_info(Edge const &edge)
{
  std::cout << edge
            << " "
            << "[ " << edge.second << "," << &edge.second << "] "
            << " "
            << "[ " << edge.dst << "," << &edge.dst << "] "
            << std::endl;
}

dst 和 second 在构造第一个 Edge 对象后具有相同的地址。但是如果我把这个Edge 对象放到std::unordered_set 中并从集合中取出，结果的dst 和second 的地址是不同的。

此外，新的second 和旧的second 有不同的地址。但是新的dst 和旧的dst 具有相同的地址。这意味着新的dst 是旧second 的别名，而不是新second 的别名。

这对我来说似乎很奇怪。我不明白为什么会这样。

我使成员别名的方式错误吗？正确的方法是什么？

【问题讨论】：

引用成员不是普通别名。它们是在复制、分配或移动时必须考虑的适当成员。添加对混合的引用会使the rule of 3 违规更加突出，我怀疑这里就是这种情况。为什么不直接使用成员函数访问器呢？它会为您省去很多麻烦。
@StoryTeller-UnslanderMonica 实际上，我昨天已经将它们更改为 getter/setter。我只是好奇我的代码发生了什么。所以我把我的旧代码（即上面的代码）写了一个简单的版本并研究它。
为什么要继承std::pair？据我所知，写struct Edge {int src; int dst;}; 完全符合您的要求。

标签： c++ c++11 c++17

【解决方案1】：

以下较小的示例演示了所示方法的问题。

Edge a{1, 2};

// ...

Edge b=a;

a 的 src 和 dst 引用引用 a.first 和 a.second，正如预期的那样。

b 的src 和dst 引用...也引用a.first 和a.second，原因很简单，没有正当理由让它们成为其他任何东西，在这里。这就是你用你的装置观察到的。

避免意外意外的更好办法是一开始就避免使用引用：

int &src()
{
    return first;
}

int src() const
{
    return first;
}

（与second 相同）。这还具有不需要Edge 占用两倍内存的优点，只是为了携带引用。即使有正确的=，C++ 编译器也不太可能弄清楚如何优化它们。

在 C++ 中存在引用是有充分理由的，但它们并不是用来为类成员创建别名的。这不是他们的语义设计的目的。

【讨论】：