不受限制的联合是不是需要放置 new 和构造函数定义？

Posted 2023-03-15

【中文标题】不受限制的联合是不是需要放置 new 和构造函数定义？

【英文标题】：Do unrestricted unions require placement new and a constructor definition?不受限制的联合是否需要放置 new 和构造函数定义？

【发布时间】：2015-10-10 20:36:20

【问题描述】：

我见过的无限制联合的例子似乎总是在构造时使用placement new。 C++11 特性的 Wikipedia 文章在联合的构造函数中使用放置 new。

https://en.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B11#Unrestricted_unions

#include <new> // Required for placement 'new'.

struct Point 
    Point() 
    Point(int x, int y): x_(x), y_(y)  
    int x_, y_;
;

union U 
    int z;
    double w;
    Point p; // Illegal in C++03; legal in C++11.
    U() new(&p) Point(); // Due to the Point member, a constructor definition is now required.
;

这里有必要使用placement new吗？例如，这段代码使用 gcc 编译时没有警告，当使用 union 保存字符串时，valgrind 没有显示内存泄漏：

struct HasUnresUnion

    enum  Int, String  tag;

    HasUnresUnion(int i)
      : tag(Int),
        as_int(i)
    

    HasUnresUnion(std::string str)
      : tag(String),
        as_str(std::move(str))
    

    ~HasUnresUnion()
    
        using std::string;
        if (tag == String)
            as_str.~string();
    

    union
    
        int as_int;
        std::string as_str;
    ;
;

这里似乎没有任何歧义，所以我不明白为什么该标准会禁止这样做。这是合法的代码吗？当联合未初始化（而不是被分配到）时是否需要放置新的？是否需要联合中的构造函数？我肯定见过没有自己的构造函数的无限制联合，但***明确指出这是必需的。

【问题讨论】：

只是有点相关的说明：也可以使用构造函数初始化列表。

@JoachimPileborg OP 不就是这样做的吗？ （或者，至少，询问是否允许。）

@JoachimPileborg 我不明白这个评论。 :( 代码使用成员初始化列表。

你 structure 使用它，但你也可以将它用于联合构造函数。无需放置新的。我不知道规范是否真的允许（现在不要“在我身上”），但我不明白为什么不这样做。构造器是构造器是构造器。

@JoachimPileborg 啊，明白了。我只是对赋予我的工会成员职能感到奇怪，但即使工会有一名演员，问题也是一样的。

【参考方案1】：

简介

你展示的sn-p是绝对安全的；在初始化 union-like 类时，您可以合法地初始化 一个 非静态数据成员。

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示例

***文章有一个示例，其中使用了 placement-new，因为它们在可以直接初始化某个成员的点之后写入成员。

union A 
   A ()  new (&s1) std::string ("hello world"); 
  ~A ()  s1.~basic_string<char> (); 
  int         n1;
  std::string s1;
;

然而，前面的 sn-p 在语义上等价于下面的，我们明确指出在构造 A 时应初始化 A::s1。

union A 
   A () : s1 ("hello world")  
  ~A ()  s1.~basic_string<char> (); 
  int         n1;
  std::string s1;
;

---

细化

在您的 sn-p 中，您的类中有一个 匿名联合（这使您的类成为 类似联合的类），这意味着除非您初始化 union 的成员之一 在类的初始化期间 - 您必须在以后使用 placement-new 来初始化它们。

---

标准是怎么说的？

9.5/1 -- <b>Unions</b> -- [class.union]p1

在一个联合中，最多有一个非静态数据成员可以在任何时候处于活动状态 时间，即最多可以有一个非静态数据成员的值 随时存储在联合中。

3.8/1 -- <b>Object lifetime</b> -- [basic.life]p1

[...]T 类型对象的生命周期开始于：

获得了与T类型正确对齐和大小的存储，并且 如果对象有非平凡的初始化，它的初始化就完成了。

T 类型对象的生命周期在以下时间结束：

如果 T 是具有非平凡析构函数 (12.4) 的类类型，则析构函数调用开始，或者 对象占用的存储空间被重用或释放。

【参考方案2】：

不，此处不需要放置新位置。标准规定，在不受限制的联合的情况下，应显式调用字段构造函数，否则字段将未初始化。

您可以使用传统方式调用构造函数

U(): p() 

异国风情

U()  new(&p) Point(); 

如果在调用U 的构造函数之前无法构造字段，则第二种变体可能有用。

在这种情况下也不要忘记放置析构函数。

【讨论】：

联合本身是否需要构造函数？像我举的例子一样合法吗？

是的，如果任何联合字段包含非平凡的特殊成员函数，则需要显式定义的构造函数。是的，代码似乎合法。但是如果你在实际项目中使用这段代码，你可能会被人手。

展示位置删除？通常与placement new 类似的是手动调用析构函数。

是的，我的意思是析构函数