c++ - 为什么我的变体返回的值不等于分配的值？

Question

我正在尝试创建一个简单的变体作为学习练习。

我想在不动态分配内存的情况下执行此操作，正如 std::variant 的 c++ 规范所指定的那样。 .

为简化起见，我的变体只能取两个值。

这是我的实现:

//variant style class for two types
template<typename T1, typename T2>
class Either {
    using Bigest = std::conditional<sizeof(T1) >= sizeof(T2), T1, T2>;
    using ByteArray = std::array<std::byte, sizeof(Bigest)>;

    ByteArray val;
    std::optional<std::type_index> containedType;

public:

    Either() : containedType(std::nullopt) {} 

    template<typename T>
    Either(const T& actualVal) : containedType(typeid(T)) {         //ToDo check T is one of correct types
        ByteArray* ptr = (ByteArray*)&actualVal;
        val = *ptr;
    }

    class BadVariantAccess {};

    template<typename T>
    inline T& getAs() const {
        if(containedType == typeid(T)) {
            T* ptr = (T*)val.data();
            return *ptr;
        }
        else throw BadVariantAccess();
    }
};

但是，当我对此进行测试时，我在尝试获取值后得到了一个不正确的数字:

int main() {

    Either<int,float> e = 5;

    std::cout << e.getAs<int>() << std::endl;

    return 0;
}

返回一个随机数(例如 272469509)。

我的实现有什么问题，我该如何解决？

Answer 1

您的程序出于各种原因表现出未定义的行为，因此尝试解释您观察给定行为的原因有点毫无意义。但是您的代码存在一些严重问题:

将任何内存别名为 std::array<std::byte, N> 是不安全的.这违反了严格别名规则，唯一的异常(exception)是指向 char 的指针。和 std::byte .当做ByteArray* ptr = (ByteArray*)&actualVal; val = *ptr; ，您正在调用 std::array's复制构造函数并传递一个不存在的实例。在这一点上，实际上任何事情都可能发生。相反，您应该一个接一个地复制字节(对于普通类型)，或者使用放置 new在基于字节的存储中复制构造对象。

您的存储未对齐，这可能会导致运行时崩溃或严重的性能损失，具体取决于您的目标平台。我不确定这是否会导致未定义行为，但如果您想继续进行这种低级内存管理，您当然应该解决这个问题。

您的复制构造函数不会检查所分配类型的内存中的实际大小。如果在某个平台上，您有 sizeof(int) > sizeof(float) ，然后当您复制构建 Either<int, float>来自 float ，您将读取浮点数末尾的字节，并容易导致未定义行为。您必须考虑分配类型的大小

如果您打算存储除普通类型以外的任何内容(即 std::string 或 std::vector ，而不仅仅是原语)，则需要调用适当的复制/移动构造函数/赋值运算符。对于构造函数(默认、移动、复制)，您需要使用放置 new在预分配的存储中构造事件对象。此外，您需要使用类型删除来存储一些函数，这些函数会将包含的对象销毁为正确的类型。 std::function<void(std::byte*)> 中的 lambda在这里可能非常有用，它只是调用析构函数:[](std::byte* data){ (*reinterpret_cast<T*>(data)).~T(); }每当您存储新类型时，都必须分配它。请注意，这种情况几乎是您唯一一次想要手动调用析构函数。

我强烈建议您仔细阅读有关如何正确进行此类低级内存管理的内容。做错事真的很容易，直到你很久以后才被奇怪的错误所困扰，才会有任何想法。

正如@MilesBudnek 所指出的， using Biggest = std::conditional<sizeof(T1) >= sizeof(T2), T1, T2>将给出类型特征，因此是 Biggest 的实例实际上将是结构 std::conditional 的特化的一个实例而不是 T1或 T2 .您的意思可能是 std::conditional_t<...>或 std::conditional<...>::type;这可能会影响您的 Either class 只会分配一个字节，这显然是不正确的。