在`pair<Key、Value>`和`pair<const键、Value>`之间键入双关语

Question

相对问题，但是我想要一个没有任何运行时开销的解决方案。(因此，构建一个新的pair或使用std::variant并不是答案)

由于潜在的模板专业化，参考文献说pair<K, V>和pair<const K, V>并不相似，这意味着简单的reinterpret_cast会触发未定义的行为。

auto p1 = pair<int, double>{ 1, 2.3 };
auto& p2 = reinterpret_cast<pair<const int, double>&>(p1); // UB!

通过union进行类型双关在C中工作得很好，但在C++中并不总是合法的：

• 从工会成员那里读不是最近写的文章，这是一种未定义的行为。
• 如果联合的成员是具有用户定义的构造函数和析构函数的类，则通常需要切换活动成员、显式析构函数和放置新结构。

但是有一个例外(与C中的行为一致)：

如果两个联合成员是标准布局类型，那么在任何编译器上检查它们的公共子序列都是很好的定义。

由于Key和Value可能不是standard-layout，并且可能有non-trivial析构函数，所以这里似乎不可能进行类型双关，尽管pair<Key, Value>和pair<const Key, Value>的成员可以共享相同的生存期(当然是使用对齐断言)。

template <typename Key, typename Value>
union MapPair {
    using TrueType = pair<Key, Value>;
    using AccessType = pair<const Key, Value>;

    static_assert(
        offsetof(TrueType, first) == offsetof(AccessType, first)
     && offsetof(TrueType, second) == offsetof(AccessType, second)
     && sizeof(TrueType) == sizeof(AccessType)
    );

    TrueType truePair;
    AccessType accessPair;

    ~MapPair() {
        truePair.~pair();
    }

    // constructors for `truePair`
};

//...

auto mapPair = MapPair<NonTrivialKey, NonTrivialValue>{/*...*/};

// UB? Due to the lifetime of `truepair` is not terminated?
auto& accessPair = reinterpret_cast<pair<const NonTrivialKey, NonTrivialValue>&>(mapPair);

// still UB? Although objects on the buffer share the same constructor/destructor and lifetime
auto* accessPairPtr = std::launder(reinterpret_cast<pair<const NonTrivialKey, NonTrivialValue>*>(&mapPair));

我注意到了std::map::extract和Node handle的保证。因此，我相信一些类似的行为(类型双关语或const_cast)确实存在于与Node handle相关的STL实现中。

在libc++中，它似乎依赖于clang (不为数据成员优化)的特性，而不是标准。

libstdc++执行libc++，但没有刷新类型状态的std::launder。

MSVC .非常令人惊讶..。而且提交历史太短，我找不到支持如此简单的混叠的任何理由。

这里有标准的方法吗？

Answer 1

这是不可能的。node_handle的提案提到这是标准化的一个动机：

标准库存在的原因之一是编写客户端无法用可移植C++ (例如，>等)编写的不可移植和神奇的代码。这只是另一个例子。请注意，key成员函数是唯一需要此类技巧的地方，并且不需要对容器或对进行更改。

参考