union不能被初始化由于有 non-trivial构造函数

news2024/9/20 12:36:40

背景

最近遇到一个问题，当定义一个union的时候，发现初始化失败，具体如下：

class NonTrivial {
public:
    NonTrivial(const std::string& s) : data(s) {
        std::cout << "NonTrivial constructed with " << data << std::endl;
    }
     NonTrivial()  {
        std::cout << "NonTrivial constructed default" << data << std::endl;
    }
    ~NonTrivial() {
        std::cout << "NonTrivial destroyed with " << data << std::endl;
    }
    void Show() const {
        std::cout << "Showing " << data << std::endl;
    }
private:
    std::string data;
};
union MyUnion {
    int i;
    double d;
    NonTrivial nt;
//    MyUnion(int x) : i(x) {}
//    MyUnion(double y) : d(y) {}
//    MyUnion(const std::string& s) : nt(s) {}
//    ~MyUnion(){};
};
int main()
{
	MyUnion test; // compiler error
}

结果：
在这里插入图片描述

从报错可以看出，MyUnion()的构造函数被删了…, 之前在这里讨论过编译器何时会生成默认的构造函数，按理说符合自动生成默认构造函数，为啥MyUnion()会被删掉了呢？这里涉及到一个规则：

在 union 中，如果包含非平凡成员(no-trivial)，编译器无法为union自动生成合适的构造函数、析构函数或赋值操作符

那么问题来了，什么才是非平凡成员？

非平凡成员

在 C++ 中，“非平凡成员”通常指的是具有复杂构造、析构或赋值行为的成员。以下是一些常见的非平凡成员特征：

自定义构造函数
如果类定义了任何自定义构造函数（包括有参数的构造函数），该类的构造函数是非平凡的。自定义构造函数会影响如何初始化对象。
自定义析构函数
如果类定义了自定义析构函数，则该类的析构函数是非平凡的。析构函数用于释放类对象占用的资源。
自定义赋值操作符
如果类定义了自定义赋值操作符（包括拷贝赋值和移动赋值），则该类的赋值操作符是非平凡的。赋值操作符用于将一个对象的值赋给另一个对象。
包含成员对象（也称为成员子对象）
如果类的成员是具有上述非平凡构造函数、析构函数或赋值操作符的类，则该成员也被认为是非平凡的。换句话说，如果一个类包含非平凡成员对象，那么这个类的构造函数、析构函数或赋值操作符也将是非平凡的。
有虚函数
如果类中定义了虚函数（即 virtual 函数），则这个类的析构函数是非平凡的，因为需要处理虚表（vtable）相关的资源释放。
有虚基类
如果一个类从虚基类继承，那么这个类的构造函数、析构函数和赋值操作符也会变成非平凡的，因为需要处理虚基类的初始化和清理。

根据这个规则基本可以看出，由于NonTrivial中含有string, 而string包含非平凡构造函数，所以nt是个非平凡成员

如何解决

手动定义Myunion的构造和析构函数，试用于小项目
当项目用的较多的时候，不适合给每个union写构造函数，毕竟使用union主要是利用其共用一块内存的特点，这时可以利用包裹器进行类型准换，初始化的时候避开Union, 而实际使用的时候再转Union, 下面式cub中实现的一个，我觉得还不错，大家可以参考使用。


template <typename T>
struct Uninitialized
{
    /// Biggest memory-access word that T is a whole multiple of and is not larger than the alignment of T
    typedef char DeviceWord;
    enum
    {
        WORDS = sizeof(T) / sizeof(DeviceWord)
    };
    /// Backing storage
    DeviceWord storage[WORDS];
    /// Alias
     T* Ptr()
    {
        return reinterpret_cast<T*>(this);
    }
     T& Alias()
    {
        return reinterpret_cast<T&>(*this);
    }
};
struct TempStorage : Uninitialized<MyUnion> {};

int main()
{
	TempStorage test; // 初始化提前到这里
    MyUnion& a = test.Alias();
    MyUnion* p = test.Ptr();
}