std :: optional作为union vs char [] / aligned_storage实现

Question

在阅读GCC对std::optional的实现时，我发现了一些有趣的东西。我知道boost::optional实现如下：

template <typename T>
class optional {
    // ...
private:
    bool has_value_;
    aligned_storage<T, /* ... */> storage_;
}

但是libstdc ++和libc ++（以及Abseil）都实现了这样的optional类型：

template <typename T>
class optional {
    // ...
private:
    struct empty_byte {};
    union {
        empty_byte empty_;
        T value_;
    };
    bool has_value_;
}

他们看起来因为它们在功能上是相同的，但使用一个优于另一个有什么优势吗？ （除了明显缺乏后者的新位置，这真的很好。）

Answer 1

他们看起来因为它们在功能上是相同的，但使用一个优于另一个有什么优势吗？ （除了明显缺乏后者的新位置，这真的很好。）

这不仅仅是“非常好” - 它对于一个非常重要的功能至关重要，即：

constexpr std::optional<int> o(42);

在常量表达式中有几件事你不能做，其中包括new和reinterpret_cast。如果你用optional实现aligned_storage，你需要使用new创建对象和reinterpret_cast以使其恢复，这将阻止optional被constexpr友好。

使用union实现，你没有这个问题，所以你可以在optional编程中使用constexpr（甚至在fix for trivial copyability讨论的Nicol之前，optional已经被要求可用作constexpr）。

Answer 2

由于后C ++ 17缺陷修复，std::optional无法实现为对齐存储。具体来说，如果std::optional<T>是可以轻易复制的，那么T必须是可以轻易复制的。 union{empty; T t};将满足此要求

内部存储和放置 - new / delete使用不能。在C ++内存模型中，从TriviallyCopyable对象执行字节复制到尚未包含对象的存储是不够的，无法实际创建该对象。相比之下，编译器生成的关于TriviallyCopyable类型的引用union的副本将是微不足道的，并且将用于创建目标对象。

所以std::optional必须以这种方式实现。