プレースメントと新しいvs GCC 4.4.3厳密な拡張ルール
https://stackoverflow.com/questions/4261916
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27-09-2019 - |
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「バリアントタイプのオブジェクト」を実装するために数年間正常に使用してきたコードがあります。つまり、さまざまなタイプの値を保持できるC ++オブジェクトですが、可能なタイプの最大と同じくらいのメモリのみを（ほぼ）使用します。このコードは、非ポッドデータ型もサポートしていることを除いて、タグ付きユニオンとスピリットに似ています。 Char Buffer、Placement New/Delete、およびReintrepret_cast <>を使用して、この魔法を実現します。
私は最近、GCC 4.4.3（-O3および-wallを使用）でこのコードをコンパイルしようとしましたが、次のような多くの警告がありました。
warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules
私が読んだことから、これはGCCの新しいオプティマイザーが「バギー」コードを生成する可能性があることを示しています。これは明らかに避けたいと思います。
以下のコードの「おもちゃ版」を貼り付けました。 Pod以外のデータ型をサポートしながら、GCC 4.4.3の下でそれをより安全にするためにコードにできることはありますか？最後の手段として、私は常に-fno-strict-aliasingでコードをコンパイルできることを知っていますが、最適化の下で壊れないコードがあるといいので、それをしたくありません。
（ブーストまたはC ++ 0x依存関係をコードベースに導入しないようにしたいので、ブースト/C ++ 0xソリューションは興味深いものですが、もう少し古風なものを好むことに注意してください）
#include <new>
class Duck
{
public:
Duck() : _speed(0.0f), _quacking(false) {/* empty */}
virtual ~Duck() {/* empty */} // virtual only to demonstrate that this may not be a POD type
float _speed;
bool _quacking;
};
class Soup
{
public:
Soup() : _size(0), _temperature(0.0f) {/* empty */}
virtual ~Soup() {/* empty */} // virtual only to demonstrate that this may not be a POD type
int _size;
float _temperature;
};
enum {
TYPE_UNSET = 0,
TYPE_DUCK,
TYPE_SOUP
};
/** Tagged-union style variant class, can hold either one Duck or one Soup, but not both at once. */
class DuckOrSoup
{
public:
DuckOrSoup() : _type(TYPE_UNSET) {/* empty*/}
~DuckOrSoup() {Unset();}
void Unset() {ChangeType(TYPE_UNSET);}
void SetValueDuck(const Duck & duck) {ChangeType(TYPE_DUCK); reinterpret_cast<Duck*>(_data)[0] = duck;}
void SetValueSoup(const Soup & soup) {ChangeType(TYPE_SOUP); reinterpret_cast<Soup*>(_data)[0] = soup;}
private:
void ChangeType(int newType);
template <int S1, int S2> struct _maxx {enum {sz = (S1>S2)?S1:S2};};
#define compile_time_max(a,b) (_maxx< (a), (b) >::sz)
enum {STORAGE_SIZE = compile_time_max(sizeof(Duck), sizeof(Soup))};
char _data[STORAGE_SIZE];
int _type; // a TYPE_* indicating what type of data we currently hold
};
void DuckOrSoup :: ChangeType(int newType)
{
if (newType != _type)
{
switch(_type)
{
case TYPE_DUCK: (reinterpret_cast<Duck*>(_data))->~Duck(); break;
case TYPE_SOUP: (reinterpret_cast<Soup*>(_data))->~Soup(); break;
}
_type = newType;
switch(_type)
{
case TYPE_DUCK: (void) new (_data) Duck(); break;
case TYPE_SOUP: (void) new (_data) Soup(); break;
}
}
}
int main(int argc, char ** argv)
{
DuckOrSoup dos;
dos.SetValueDuck(Duck());
dos.SetValueSoup(Soup());
return 0;
}
解決
OK、追加のボイド *を保存することをいとわない場合は、それを行うことができます。私はあなたのサンプルを少し再フォーマットしたので、私は一緒に作業するのが簡単でした。これを見て、それがあなたのニーズに合っているかどうかを確認してください。また、使用可能性に役立つテンプレートを追加できるように、いくつかのサンプルを提供したことに注意してください。それらはもっと拡張することができますが、それはあなたに良い考えを与えるはずです。
また、何が起こっているのかを見るのに役立つ出力のものもいくつかあります。
もう1つ、適切なコピーターと割り当てオペレーターを提供する必要があることを知っていると思いますが、それはこの問題の核心ではありません。
私のG ++バージョン情報：
G ++ -Version G ++（Suse Linux）4.5.0 20100604 [GCC-4_5-BRANCH REVISION 160292
#include <new>
#include <iostream>
class Duck
{
public:
Duck(float s = 0.0f, bool q = false) : _speed(s), _quacking(q)
{
std::cout << "Duck::Duck()" << std::endl;
}
virtual ~Duck() // virtual only to demonstrate that this may not be a POD type
{
std::cout << "Duck::~Duck()" << std::endl;
}
float _speed;
bool _quacking;
};
class Soup
{
public:
Soup(int s = 0, float t = 0.0f) : _size(s), _temperature(t)
{
std::cout << "Soup::Soup()" << std::endl;
}
virtual ~Soup() // virtual only to demonstrate that this may not be a POD type
{
std::cout << "Soup::~Soup()" << std::endl;
}
int _size;
float _temperature;
};
enum TypeEnum {
TYPE_UNSET = 0,
TYPE_DUCK,
TYPE_SOUP
};
template < class T > TypeEnum type_enum_for();
template < > TypeEnum type_enum_for< Duck >() { return TYPE_DUCK; }
template < > TypeEnum type_enum_for< Soup >() { return TYPE_SOUP; }
/** Tagged-union style variant class, can hold either one Duck or one Soup, but not both at once. */
class DuckOrSoup
{
public:
DuckOrSoup() : _type(TYPE_UNSET), _data_ptr(_data) {/* empty*/}
~DuckOrSoup() {Unset();}
void Unset() {ChangeType(TYPE_UNSET);}
void SetValueDuck(const Duck & duck)
{
ChangeType(TYPE_DUCK);
reinterpret_cast<Duck*>(_data_ptr)[0] = duck;
}
void SetValueSoup(const Soup & soup)
{
ChangeType(TYPE_SOUP);
reinterpret_cast<Soup*>(_data_ptr)[0] = soup;
}
template < class T >
void set(T const & t)
{
ChangeType(type_enum_for< T >());
reinterpret_cast< T * >(_data_ptr)[0] = t;
}
template < class T >
T & get()
{
ChangeType(type_enum_for< T >());
return reinterpret_cast< T * >(_data_ptr)[0];
}
template < class T >
T const & get_const()
{
ChangeType(type_enum_for< T >());
return reinterpret_cast< T const * >(_data_ptr)[0];
}
private:
void ChangeType(int newType);
template <int S1, int S2> struct _maxx {enum {sz = (S1>S2)?S1:S2};};
#define compile_time_max(a,b) (_maxx< (a), (b) >::sz)
enum {STORAGE_SIZE = compile_time_max(sizeof(Duck), sizeof(Soup))};
char _data[STORAGE_SIZE];
int _type; // a TYPE_* indicating what type of data we currently hold
void * _data_ptr;
};
void DuckOrSoup :: ChangeType(int newType)
{
if (newType != _type)
{
switch(_type)
{
case TYPE_DUCK: (reinterpret_cast<Duck*>(_data_ptr))->~Duck(); break;
case TYPE_SOUP: (reinterpret_cast<Soup*>(_data_ptr))->~Soup(); break;
}
_type = newType;
switch(_type)
{
case TYPE_DUCK: (void) new (_data) Duck(); break;
case TYPE_SOUP: (void) new (_data) Soup(); break;
}
}
}
int main(int argc, char ** argv)
{
Duck sample_duck; sample_duck._speed = 23.23;
Soup sample_soup; sample_soup._temperature = 98.6;
std::cout << "Just saw sample constructors" << std::endl;
{
DuckOrSoup dos;
std::cout << "Setting to Duck" << std::endl;
dos.SetValueDuck(sample_duck);
std::cout << "Setting to Soup" << std::endl;
dos.SetValueSoup(sample_soup);
std::cout << "Should see DuckOrSoup destruct which will dtor a Soup"
<< std::endl;
}
{
std::cout << "Do it again with the templates" << std::endl;
DuckOrSoup dos;
std::cout << "Setting to Duck" << std::endl;
dos.set(sample_duck);
std::cout << "duck speed: " << dos.get_const<Duck>()._speed << std::endl;
std::cout << "Setting to Soup" << std::endl;
dos.set(sample_soup);
std::cout << "soup temp: " << dos.get_const<Soup>()._temperature << std::endl;
std::cout << "Should see DuckOrSoup destruct which will dtor a Soup"
<< std::endl;
}
{
std::cout << "Do it again with only template get" << std::endl;
DuckOrSoup dos;
std::cout << "Setting to Duck" << std::endl;
dos.get<Duck>() = Duck(42.42);
std::cout << "duck speed: " << dos.get_const<Duck>()._speed << std::endl;
std::cout << "Setting to Soup" << std::endl;
dos.get<Soup>() = Soup(0, 32);
std::cout << "soup temp: " << dos.get_const<Soup>()._temperature << std::endl;
std::cout << "Should see DuckOrSoup destruct which will dtor a Soup"
<< std::endl;
}
std::cout << "Get ready to see sample destructors" << std::endl;
return 0;
}
他のヒント
私はそうするようなコードを書いていただろう：
typedef boost::variant<Duck, Soup> DuckOrSoup;
しかし、私は誰もが独自の好みを得たと思います。
ちなみに、あなたのコードはバギーであり、可能なアライメントの問題を処理していません。メモリ内の任意のポイントにオブジェクトを配置することはできません。尊重する制約があり、あらゆるタイプで変化します。 C ++ 0xには、があります alignof それを取得するためのキーワード、およびAlignedストレージを取得する他のいくつかのユーティリティ。
私はGCCを説得することができました（4.2.4、 -Wstrict-aliasing=2）aを使用して文句を言うことはありません void * 一時的、すなわち。
void SetValueDuck(const Duck & duck) {ChangeType(TYPE_DUCK); void *t=&_data; reinterpret_cast<Duck*>(t)[0] = duck;}
私はまだこれの必要性や使用法を理解することはできませんが、-O3 -wallを使用したG ++ 4.4.3は次のパッチで動作します。それが機能する場合、ユースケースを共有できますか、なぜこれが必要なのですか？
class DuckOrSoup
{
public:
DuckOrSoup() : _type(TYPE_UNSET) {_duck = NULL; _soup = NULL;/* empty*/}
~DuckOrSoup() {Unset();}
void Unset() {ChangeType(TYPE_UNSET);}
void SetValueDuck(const Duck & duck) {ChangeType(TYPE_DUCK); _duck = new (&_data[0])Duck (duck); }
void SetValueSoup(const Soup & soup) { ChangeType(TYPE_SOUP); _soup = new (&_data[0])Soup (soup); }
private:
void ChangeType(int newType);
template <int S1, int S2> struct _maxx {enum {sz = (S1>S2)?S1:S2};};
#define compile_time_max(a,b) (_maxx< (a), (b) >::sz)
enum {STORAGE_SIZE = compile_time_max(sizeof(Duck), sizeof(Soup))};
char _data[STORAGE_SIZE];
int _type; // a TYPE_* indicating what type of data we currently hold
Duck* _duck;
Soup* _soup;
};
void DuckOrSoup :: ChangeType(int newType)
{
if (newType != _type)
{
switch(_type)
{
case TYPE_DUCK:
_duck->~Duck();
_duck = NULL;
break;
case TYPE_SOUP:
_soup->~Soup();
_soup = NULL;
break;
}
_type = newType;
switch(_type)
{
case TYPE_DUCK: _duck = new (&_data[0]) Duck(); break;
case TYPE_SOUP: _soup = new (&_data[0]) Soup(); break;
}
}
}
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