我在某些模块的界面中有以下功能:
void DoSomething(Span<MyObject *const> objects);
,我对 C++20模板Span
的简化实现在哪里。std::span
这个函数只是遍历指向对象的连续指针序列并调用它们的一些函数,而不试图修改指针(因此const
在签名中)。
在呼叫者方面,我有一个std::vector<std::unique_ptr<MyObject>>
. 而且我想将该向量传递给DoSomething
函数而不分配额外的内存(对于像临时的任何东西std::vector<MyObject*>
)。我只想在恒定时间内将unique_ptr
s的左值向量转换Span
为不可变的原始指针。
这一定是可能的,因为std::unique_ptr<T>
带有无状态删除器的 a 具有与原始指针相同的大小和对齐方式T*
,并且它存储在里面的只是原始指针本身。因此,按字节计算,std::vector<std::unique_ptr<MyObject>>
必须具有与 -- 相同的表示形式std::vector<MyObject*>
,因此必须可以将其传递给期望 a 的函数Span<MyObject *const>
。
我的问题是:
std::span
在不引起未定义行为和依赖肮脏黑客的当前提议下,这样的演员阵容是否可行?如果不是,在以下标准(例如,C++23)中是否可以预期?
使用我在我的版本中实现的强制
Span
转换,使用肮脏的技巧有什么危险memcpy
?它在实践中似乎工作正常,但我想其中可能存在一些未定义的行为。如果有,在哪些情况下,这种未定义的行为会在 MSVC、GCC 或 Clang/LLVM 上让我措手不及,具体情况如何?如果可能的话,我将不胜感激这些场景的一些真实例子。
我的代码是这样的:
namespace detail
{
constexpr std::size_t dynamic_extent = static_cast<std::size_t>(-1);
template<typename SourceSmartPointer, typename SpanElement, typename = void>
struct is_smart_pointer_type_compatible_impl
: std::false_type
{
};
template<typename SourceSmartPointer, typename SpanElement>
struct is_smart_pointer_type_compatible_impl<SourceSmartPointer, SpanElement,
decltype((void)(std::declval<SourceSmartPointer&>().get()))>
: std::conjunction<
std::is_pointer<SpanElement>,
std::is_const<SpanElement>,
std::is_convertible<std::add_pointer_t<decltype(std::declval<SourceSmartPointer&>().get())>,
SpanElement*>,
std::is_same<std::remove_cv_t<std::remove_pointer_t<decltype(std::declval<SourceSmartPointer&>().get())>>,
std::remove_cv_t<std::remove_pointer_t<SpanElement>>>,
std::bool_constant<(sizeof(SourceSmartPointer) == sizeof(SpanElement)) &&
(alignof(SourceSmartPointer) == alignof(SpanElement))>>
{
};
// Helper type trait which detects whether a contiguous range of smart pointers of the source type
// can be used to initialize a span of respective immutable raw pointers using a memcpy-based hack.
template<typename SourceSmartPointer, typename SpanElement>
struct is_smart_pointer_type_compatible
: is_smart_pointer_type_compatible_impl<SourceSmartPointer, SpanElement>
{
};
template<typename T, typename R>
inline T* cast_smart_pointer_range_data_to_raw_pointer(R& source_range)
{
T* result = nullptr;
auto* source_range_data = std::data(source_range);
std::memcpy(&result, &source_range_data, sizeof(T*));
return result;
}
}
template<typename T, std::size_t Extent = detail::dynamic_extent>
class Span final
{
public:
// ...
// Non-standard extension.
// Allows, e.g., to convert `std::vector<std::unique_ptr<Object>>` to `Span<Object *const>`
// by using the fact that such smart pointers are bytewise equal to the resulting raw pointers;
// `const` is required on the destination type to ensure that the source smart pointers
// will be read-only for the users of the resulting Span.
template<typename R,
std::enable_if_t<std::conjunction<
std::bool_constant<(Extent == detail::dynamic_extent)>,
detail::is_smart_pointer_type_compatible<std::remove_reference_t<decltype(*std::data(std::declval<R&&>()))>, T>,
detail::is_not_span<R>,
detail::is_not_std_array<R>,
std::negation<std::is_array<std::remove_cv_t<std::remove_reference_t<R>>>> >::value, int> = 0>
constexpr Span(R&& source_range)
: _data(detail::cast_smart_pointer_range_data_to_raw_pointer<T>(source_range))
, _size(std::size(source_range))
{
}
// ...
private:
T* _data = nullptr;
std::size_t _size = 0;
};