对于指向同一基类的其他类的指针，C++11非静态数据成员统一初始化失败

Question

我是一个老C-dude，试图通过将我的旧状态机框架从C移植到C++11来学习C++11，我的想法是为状态机本身创建一个类，然后为其中的状态创建嵌套类。状态可以是分层的，即超状态和子状态。框架需要知道状态的超状态，为此，我在嵌套的状态类中有一个指针(state *superstate)。

我的问题是，我打算通过在机器的类中直接使用构造函数来设置超级状态指针，这在使用非静态数据成员初始化的C++11中应该是可能的，通过使用统一初始化。但是由于某些原因，当它被设置为另一种类型的状态/类时，它无法编译(substateB3{superstateA})。但是，如果我稍后使用一个特定的函数(set_superstate)来设置它，它就可以很好地工作，该函数具有与构造函数相同的参数！有趣的是，如果我将superstate设置为相同类型的状态/类(substateB2{substateB1})，则构造函数会被接受。

我使用的是gcc 4.7.0 (为了获得对非静态数据成员初始值设定项的支持)，下面是我的代码：

// My state-machine framework (simplified)
struct machine {
  struct state {
    state()                  : superstate(nullptr) { }     // No superstate => toplevel state!
    state(state &superstate) : superstate(&superstate) { }
    state *superstate;
    void set_superstate(state &superstate) { this->superstate = &superstate; } // Non-ctor way to set superstate
  };
};

// An example of a specific state-machine using my framework
struct Machine : machine {
  struct SuperstateA : state {
  } superstateA;

  struct SubstateB : state {
  } substateB1,              // Compiles OK; gets its superstate set in Machine's ctor below
    substateB2{substateB1},  // Compiles OK; but not correct superstate
    substateB3{superstateA}; // gcc 4.7.0 error: could not convert ‘{((Machine*)this)->Machine::superstateA}’ from ‘<brace-enclosed initializer list>’ to ‘Machine::SubstateB’

  Machine()  { substateB1.set_superstate(superstateA); } // Compiles OK;
} myMachine;

非常感谢您的任何建议或指导！:)

Answer 1

剥离一层继承：

struct m {
    struct state { state *s;
        state() : s(0) {};
        state(state &s) : s(&s) {}
        set(state &s) { this->s = &s; }
    };

    struct s1 : state {} A;   // calls s1(), the default constructor
    struct s2 : state {}    B     // calls s2(), ditto
    ,                       C{B}  // calls s2(const s2&), the default copy constructor
    ,                       D{A}; // calls s2(const s1&)

    m() { B.set(A); } // The m() body runs after all the members are constructed.
} M;

你会得到构造错误，因为你的子状态没有声明构造函数，所以它们得到了编译器提供的默认值，并且没有来自兄弟类或基类的引用(编译器不提供s2(s1&)或s2(state&))。

您得到了错误的C超级状态，因为C{B}调用了默认的复制构造函数s2(s2&)，该函数在m()的正文之前运行。

下面是你想要的：

struct m {
    struct state { state *s; state() : s(0) {} state(state &s) : s(&s) {} };
    struct s1 : state {} A; // default-constructs, fine
    struct s2 : state {
        s2(state &s) : state(s) {}
        s2(s2&s)     : state(s) {}
    }            B     // default-constructs
    ,            C{B}  // calls s2(s2&), invokes state(state&)
    ,            D{A}; // calls s2(state&)
    ;
    m() : B(A) {};
} M;

当M的构造函数运行时，首先是它的基类(没有)，然后是使用指定的初始化以声明顺序构造它的成员。只有一个：B(A)，所以所有其他的都是默认的。在构造完所有的基础和成员之后，对象构造函数的主体就会运行。

Answer 2

  struct SuperstateA : state {
  } superstateA;

  struct SubstateB : state {
  } substateB1, 
    substateB3{superstateA};

SuperstateA和SubstateB之间没有允许在它们之间进行转换或切片的关系。即使SuperstateA是一个基类(通常与“超级”相关联)，SubstateB仍然会有更多的成员(作为子类)，并且不可能从不同类型的对象全部初始化它们。

这不是编译器中的错误，也不是C++的任意限制。执行这种初始化是不可能的。需要有一种"is-a“的关系。

另一方面，superstateA和substateB1都可以转换为state & (或者它们的指针可以转换为state *)，因此提供SubstateB::SubstateB( state & )可以很好地修补所有漏洞。