具有 unordered_map 的相互依賴類型

Question

假設我想在 unordered_map<int, int> 的條目之間保持某種順序。 一種內存高效的方法似乎是在地圖的條目之間保留一個鏈表。 也就是說，我將使用 unordered_map<int, Node> 而不是 unordered_map<int, int>，其中 Node 定義為

struct Node {
  int val;
  typename std::unordered_map<int, Node>::iterator up;
};

這是有效的 C++ 嗎？ Clang 和 gcc 不允許這樣說 Node 是不完整的類型。 請參閱下面的完整錯誤消息。 以下為雙方所接受：

template<typename Key, typename Value>
struct Map {
  struct MapEntry {
    Key key;
    Value val;
    MapEntry *prev, *next;
  };

  using Iterator = MapEntry*;
};

struct Node {
  int val;
  Map<int, Node>::Iterator up;
};

這里的規則究竟是什么？ 為什么第一個不被接受但第二個很好？ 在一個相關的問題中，出現了類似的問題，但是，對於此處適用的相同解釋，必須是 unordered_map 包含一個沒有任何間接性的 Value 對象。 即 unordered_map 的定義應該是這樣的：

template<typename Key, typename Value>
class unordered_map {
  Value val;
  using value_type = std::pair<const Key, Value>;
  using entry = std::tuple<value_type, entry*, entry*>;
  using iterator = entry*;
};

我不明白為什么 unordered_map 應該直接存儲一個值。 否則，就像我上面給出的玩具示例 struct Map 一樣，沒有依賴循環。

In file included from /usr/include/c++/8/unordered_map:43,
                 from test.cpp:1:
/usr/include/c++/8/bits/stl_pair.h: In instantiation of ‘struct std::pair<const int, Node>’:
/usr/include/c++/8/ext/aligned_buffer.h:91:28:   required from ‘struct __gnu_cxx::__aligned_buffer<std::pair<const int, Node> >’
/usr/include/c++/8/bits/hashtable_policy.h:234:43:   required from ‘struct std::__detail::_Hash_node_value_base<std::pair<const int, Node> >’
/usr/include/c++/8/bits/hashtable_policy.h:280:12:   required from ‘struct std::__detail::_Hash_node<std::pair<const int, Node>, false>’
/usr/include/c++/8/bits/hashtable_policy.h:2027:49:   required from ‘struct std::__detail::_Hashtable_alloc<std::allocator<std::__detail::_Hash_node<std::pair<const int, Node>, false> > >’
/usr/include/c++/8/bits/hashtable.h:173:11:   required from ‘class std::_Hashtable<int, std::pair<const int, Node>, std::allocator<std::pair<const int, Node> >, std::__detail::_Select1st, std::equal_to<int>, std::hash<int>, std::__detail::_Mod_range_hashing, std::__detail::_Default_ranged_hash, std::__detail::_Prime_rehash_policy, std::__detail::_Hashtable_traits<false, false, true> >’
/usr/include/c++/8/bits/unordered_map.h:105:18:   required from ‘class std::unordered_map<int, Node>’
test.cpp:5:32:   required from here
/usr/include/c++/8/bits/stl_pair.h:215:11: error: ‘std::pair<_T1, _T2>::second’ has incomplete type
       _T2 second;                /// @c second is a copy of the second object
           ^~~~~~
test.cpp:3:8: note: forward declaration of ‘struct Node’
 struct Node {

Answer 1

唉，

struct Node {
  int val;
  typename std::unordered_map<int, Node>::iterator up;
};

不是C++17 標准的有效 C++。 將不完整類型Node提供給std::vector 、 std::list和std::forward_list是有效的，因為最近 C++17 接受了不完整類型提案，但 unordered_map 仍需提供完整類型。

MSVC 和 libc++ 可以在不完整的 Value 下正常工作，但這是因為它們超出了標准的要求。