std 可选的复制构造函数

Question

我对如何实现std::optional的复制构造函数以满足constexpr的要求感到非常困惑。

请注意，Stackoverflow 上还有许多其他问题都在问类似的问题，例如：

如何实现 std::optional 的复制构造函数？

std::optional 实现为 union vs char[]/aligned_storage

但是，这些问题实际上都不是关于 COPY CONSTRUCTOR 的问题。 我特别询问带有 function 签名的复制构造函数（来自https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/optional/optional ）如下：

constexpr optional( const optional& other );

现在，我已经阅读了足够多的关于std::optional以了解基础知识。 实现者犯的一个典型错误是尝试使用std::aligned_storage来实现它。 由于放置 new 不能在constexpr中工作（至少在 C++17 中），所以这不起作用。 相反，需要使用联合类型，以便可以直接构造它。 就像是：

struct dummy_type {};

union optional_impl
{
  dummy_type m_dummy;
  T m_value;
};

好的，但仍然......我仍然不明白我们应该如何满足将复制构造函数实现为constexpr的要求。 问题是在复制构造函数中，我们需要检查other.has_value()是否为真。 如果是，我们想直接复制*other ，否则我们只想初始化m_dummy 。 但是我们如何在constexpr复制构造函数中表达这个条件决定呢？

constexpr optional( const optional& other ) : m_dummy{}
{
  if (other.has_value()) new (&m_value) T(*other); // Wrong! Can't use placement new
}

我能看到这个工作的唯一方法是使用placement new。

所以我检查了一些实际的实现，比如这里的 gcc 实现：

https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/libstdc%2B%2B-v3/include/std/optional#L248

事实上......他们只是使用新的展示位置。 事实上，复制构造函数不是 event constexpr （我猜这是一个缺陷）。

这是另一个实现：

https://github.com/akrzemi1/Optional/blob/master/optional.hpp#L416

再一次，他们只是使用新的展示位置。

那么optional(const optional&)怎么能被实现为constexpr呢？ 这是标准的缺陷还是什么？

Answer 1

对于 C++17，请参见 [optional.ctor]/6：

...如果is_trivially_copy_constructible_v<T>为true ，则此构造函数应为constexpr构造函数。

在那种情况下，联合也将是可简单复制的，所以没有问题。

在所有其他情况下，构造函数仍将携带constexpr说明符，即使它不能用于常量表达式。 这没关系：允许声明一个constexpr模板（或 class 模板的成员 function），只要它至少有一个可用于常量表达式的可能实例化。 ([dcl.constexpr]/6)

在 C++20 中，由于P0602R4 ，措辞发生了变化。 但是，我认为这并没有改变constexpr的要求。 如果T是可简单复制的，则构造函数是简单的，这意味着它也是constexpr 。 如果T不是普通可复制的，那么标准并没有说构造函数必须在常量表达式中可用，所以没有这样的要求。

Answer 2

看起来这是 C++17 （添加了 c++17 的 std::optional ），这意味着如果 arguments 正在编译，则 constexpr 将仅应用于 function

在这种情况下，它只是意味着如果你所有的 arguments 到 function 都是 constexpr 并且可以执行 constexpr，那么它实际上就是 constexpr。

否则，它就像任何其他复制 ctor 一样。