c++ - 假设 sizeof(std::unordered_map<std::string, T>) 对于所有 T 都相同实际上是安全的吗？

Question

我处于这样一种情况，我在两个类的定义之间有一个循环依赖循环，其中(据我所知)两个类都需要另一个类型是一个完整的类型才能正确定义它们。

简而言之，我需要的是正在发生的事情的简化版本:

struct Map;

struct Node {
    // some interface...
private:
    // this cannot be done because Map is an incomplete type
    char buffer[sizeof(Map)];
    // plus other stuff...
    void* dummy;
};

struct Map {
    // some interface...
private:
    // this is Map's only member
    std::unordered_map<std::string, Node> map_;
};

实际情况比上面的要复杂，因为Node实际上将是一个变体类型(类似于 boost::variant )，它使用新的放置在预分配(并具有适当的对齐方式，我在这个简化中忽略了这一点)缓冲区中显式构造多种类型的对象之一:缓冲区因此不完全是 sizeof(Map)而是一些依赖于 sizeof(Map) 的计算常数.

问题显然是 sizeof(Map)在 Map 时不可用仅向前声明。此外，如果我将声明的顺序更改为转发声明 Node首先，然后编译Map失败，因为 std::unordered_map<std::string, Node> Node 时无法实例化是一个不完整的类型，至少对于我在 Ubuntu 上的 GCC 4.8.2。 (我知道它更依赖于 libstdc++ 版本而不是 GCC 版本，但我不知道如何找到它...)

作为替代方案，我正在考虑以下解决方法:

struct Node {
    // some interface...
private:
    // doing this instead of depending on sizeof(Map)
    char buffer[sizeof(std::unordered_map<std::string, void*>)];
    // other stuff...
    void* dummy;
};

struct Map {
    // some interface...
private:
    // this is Map's only member
    std::unordered_map<std::string, Node> map_;
};

// and asserting this after the fact to make sure buffer is large enough
static_assert (sizeof(Map) <= sizeof(std::unordered_map<std::string, void*>),
    "Map is unexpectedly too large");

这基本上依赖于 std::unordered_map<std::string, T> 的假设所有 T 的大小都相同，这似乎适用于我使用 GCC 进行的测试。

因此，我的问题有三个方面:

• C++ 标准中是否有任何内容要求此假设成立？ (我假设没有，但如果有，我会感到惊喜...)

• 如果不是，是否实际上可以安全地假设它对所有合理的实现都适用，并且我的修订版本中的静态断言永远不会触发？

  <

• 最后，对于这个问题，有没有我没有想到的更好的解决方法？我敢肯定，有可能我可以做一些我没有想到的明显的事情，但不幸的是我想不出任何事情......

Answer 1

1)没有

2) STL 容器不能用不完整的类型实例化。但是，显然某些编译器确实允许这样做。不允许这不是一个微不足道的决定，在许多情况下，您的假设确实成立。 This文章可能会让您感兴趣。鉴于根据标准，如果不添加间接层就无法解决此问题，而您不想这样做。我只是要提醒一下，你确实没有按照标准做事。

话虽如此，我认为您的解决方案是使用 STL 容器的最佳解决方案。当大小确实超过预期大小时，静态断言确实会发出警告。

3) 是的，通过添加另一层间接寻址，我的解决方案如下:

您遇到的问题是对象的大小取决于其数组的大小。假设您有一个对象 A 和一个对象 B:

struct A
{
   char sizeof[B]
}

struct B
{
    char sizeof[A]
}

对象 A 会增长，以便容纳 B 大小的字符。但是反过来对象 B 也必须增长。我想你可以看到这是怎么回事。我知道这正是您的问题，但我认为基本原则非常相似。

在这种特殊情况下，我会通过更改

来解决它

char buffer[sizeof(Map)];

线只是一个指针:

char* buffer

并在初始化后动态分配内存。 Sow 你的 cpp 文件看起来像这样:

//node.cpp
//untested code
node::node()
{
    buffer = malloc(sizeof(map));
}

node::~node()
{
    free buffer;
}