实践中的无限制联合

Question

我对无限制工会及其在实践中的应用有一些疑问。 假设我有以下代码：

struct MyStruct
{
    MyStruct(const std::vector<int>& a) : array(a), type(ARRAY)
    {}
    MyStruct(bool b) : boolean(b), type(BOOL)
    {}
    MyStruct(const MyStruct& ms) : type(ms.type)
    {
        if (type == ARRAY)
            new (&array) std::vector<int>(ms.array);
        else
            boolean = ms.boolean;
    }
    MyStruct& operator=(const MyStruct& ms)
    {
        if (&ms != this) {
            if (type == ARRAY)
                array.~vector<int>(); // EDIT(2) 
            if (ms.type == ARRAY)
                new (&array) std::vector<int>(ms.array);
            else
                boolean = ms.boolean;
            type = ms.type;
        }
        return *this;
    }
    ~MyStruct()
    {
        if (type == ARRAY)
            array.~vector<int>();
    }

    union {
        std::vector<int> array;
        bool             boolean;
    };
    enum {ARRAY, BOOL} type;
};

1. 此代码有效吗 :) ？
2. 是否有必要在每次使用布尔值时显式调用向量析构函数（如此处所述http://cpp11standard.blogspot.com/2012/11/c11-standard-explained-1-unrestricted.html）
3. 为什么需要一个新的展示位置，而不是仅仅执行“array = ms.array”之类的操作？

编辑：

• 是的，它可以编译
• “在匿名联合中声明的成员实际上是包含类的成员，并且可以在包含类的构造函数中初始化。” (C++11 anonymous union with non-trivial members)
• 按照建议添加显式析构函数会导致使用 g++ 4.8 / clang 4.2 的 SIGSEV

Answer 1

1. 代码有问题：将 array.clear(); 更改为 array.~vector<int>();

解释：operator= 正在将 new 放置在尚未被破坏的对象上，这可以做任何事情，但实际上您可以预期它会泄漏前一个数组一直使用的动态内存（clear() 不会'不释放内存/改变容量，它只是破坏元素并改变size）。

从 9.5/2 开始：

如果联合的任何非静态数据成员具有非平凡的默认值 构造函数 (12.1)、复制构造函数 (12.8)、移动构造函数 (12.8)、复制赋值运算符 (12.8)、移动 赋值运算符（12.8）或析构函数（12.4），联合的相应成员函数必须是 用户提供，否则会为联合隐式删除 (8.4.3)。

因此，vector 构造函数、析构函数等永远不会自行发挥作用：您必须在需要时显式调用它们。

在 9.5/3 中有一个例子：

考虑以下联合：

union U {
    int i;
    float f;
    std::string s;
};

由于 std::string (21.3) 声明了所有特殊成员函数的非平凡版本，U 将有 隐式删除的默认构造函数、复制/移动构造函数、复制/移动赋值运算符和析构函数。 要使用 U，这些成员函数中的部分或全部必须由用户提供。

最后一点 - “要使用 U，部分或全部这些成员函数必须由用户提供。” - 似乎假定U 需要协调其自己模糊的价值语义行为，但在你的情况下，周围的struct 正在这样做，所以你不需要定义任何这些union 成员函数。

2：每当数组值被布尔值替换时，我们都必须调用数组析构函数。如果在operator= 中，一个新的数组值被放置-newed 而不是分配，那么旧数组也必须调用它的析构函数，但是当现有内存足够时使用operator= 会更有效被复制的元素。基本上，您必须匹配构造和破坏。更新：根据您的评论，示例代码有一个错误。

3：为什么需要一个新的展示位置，而不是仅仅执行类似 'array = ms.array' 之类的操作？

array = ms.array 调用std::vector<int>::operator=，它始终假定this 指针指向已正确构造的对象。在该对象内部，您可以期望有一个指针，该指针要么为 NULL，要么指向某个内部短字符串缓冲区，或者指向堆。如果您的对象没有被破坏，那么operator= 很可能会在虚假指针上调用内存释放函数。 Placement new 表示“忽略该对象将占用的内存的当前内容，并从头开始构造一个具有有效成员的新对象。

Answer 2

联合不声明默认构造函数、复制构造函数、复制赋值运算符或析构函数。

如果std::string 至少声明了一个特殊成员函数的非平凡版本（就是这种情况），则前面提到的都被隐式删除，您必须声明（并定义）它们（...如果它们'被使用，就是这样）。

到目前为止，该代码不正确，不应成功编译（这与标准的 9.5 par 3 中的示例几乎完全相同，除了它是std::string，而不是std::vector） .
（正如正确指出的那样，不申请匿名联合）

关于问题（2）：为了安全切换union，这个是必须的，是的。该标准在 9.5 par 4 [注] 中明确指出。
如果您考虑一下，这也很有意义。最多一个数据成员可以随时在union 中处于活动状态，并且它们不会神奇地默认构造/销毁，这意味着您需要正确构造/销毁事物。将union 用作其他东西是没有意义的（甚至没有定义）（不是你不能这样做，但它是未定义的）。
对象不是指针，也不知道是不是分配在堆上（即使分配在堆上，那它里面是另一个对象，所以还是不能删除它）。如果不能调用delete，如何销毁对象？如果你不能删除它，你如何分配一个对象——可能多次——而不泄漏？这并没有留下很多选择。就目前而言，[Note] 非常有意义。