c++ - CV 合格的数据成员和类型转换

Question

这个question引用 C++ 标准来证明 CV 限定类型的对齐方式和大小必须与非 CV 限定的等效类型相同。这看起来很明显，因为我们可以隐式转换 T 类型的对象。到 const T&使用static_cast或reinterpret_cast .

但是，假设我们有两种类型，它们都具有相同的成员变量类型，只是其中一种类型具有所有 const成员变量而另一个则没有。如:

typedef std::pair<T, T> mutable_pair;
typedef std::pair<const T, const T> const_pair;

这里，标准不允许我们生成 const_pair&来自 mutable_pair 的实例。也就是说，我们不能说:

mutable_pair p;
const_pair& cp = reinterpret_cast<const_pair&>(p);

这会产生未定义的行为，因为它没有被列为 reinterpret_cast 的有效使用。在标准中。然而，从概念上讲，似乎没有理由不允许这样做。

那么...为什么有人应该关心呢？你总是可以说:

const mutable_pair& cp = p;

好吧，如果您只希望一名成员成为 const，您可能会关心。合格的。如:

typedef std::pair<T, U> pair;
typedef std::pair<const T, U> const_first_pair;

pair p;
const_first_pair& cp = reinterpret_cast<const_first_pair&>(p);

显然这仍然是未定义的行为。然而，由于 CV 限定类型必须具有相同的大小和对齐方式，因此没有概念上的原因应该未定义它。

那么，标准是否有某种原因不允许这样做？或者只是标准委员会没有想到这个用例的问题？

---

对于任何想知道这可能有什么用途的人:在我的特定情况下，我遇到了一个用例，在该用例中，能够转换 std::pair<T, U> 会非常有用。到 std::pair<const T, U>& 。我正在实现一个专门的平衡树数据结构，它提供 log(N)按键查找，但内部每个节点存储多个元素。查找/插入/重新平衡例程需要对数据元素进行内部改组。 (该数据结构称为 T-tree 。)由于数据元素的内部改组会触发无数复制构造函数，从而对性能产生不利影响，因此如果可能的话，实现内部数据改组以利用移动构造函数是有益的。

不幸的是...我也希望能够提供一个满足 AssociativeContainer 的 C++ 标准要求的接口(interface)，这需要 value_type的std::pair<const Key, Data> 。请注意const 。这意味着单个对对象无法移动(或者至少键不能移动)。它们必须被复制，因为 key 存储为 const对象。

为了解决这个问题，我希望能够在内部将元素存储为可变对象，但当用户通过迭代器访问它们时，只需将键强制转换为 const 引用。不幸的是，我无法转换 std::pair<Key, Data>到 std::pair<const Key, Data>& 。我无法提供某种返回包装类或其他内容的解决方法，因为这不能满足 AssociativeContainer 的要求.

因此就有这个问题。

那么，鉴于 CV 限定类型的大小和对齐要求必须与非 CV 限定的等效类型相同，是否有任何概念上的原因不允许进行此类强制转换？或者这只是标准编写者没有真正考虑到的事情？

Answer 1

将类型作为模板参数并不意味着您不会有不同的对齐方式，类内容可以更改，例如通过专门化或模板元编程。考虑:

template<typename T> struct X { int i; };
template<typename T> struct X<const T> { double i; };

template<typename T> struct Y {
    typename std::conditional<std::is_const<T>::value, int, double>::type x;
};