在常量表达式中更改联合的活动成员

Question

玩 constexpr 和 union 我发现，我无法更改 constexpr 中 union 的活动成员。只有一个例外：union of empty 类.

constexpr bool t()
{
    struct A {};
    struct B {};
    union U { A a; B b; } u{};
    u.a = A{};
    u.b = B{};
    return true;
}
static_assert(t());

constexpr bool f()
{
    struct A { char c; };
    struct B { char c; };
    union U { A a; B b; } u{};
    u.a = A{};
    u.b = B{}; // error originating from here
    return true;
}
static_assert(f());

第一个函数可能会产生常量表达式。但是第二个不能。硬错误说：

main.cpp:23:15: error: static_assert expression is not an integral constant expression
static_assert(f());
              ^~~
main.cpp:20:11: note: assignment to member 'b' of union with active member 'a' is not allowed in a constant expression
    u.b = B{};
          ^
main.cpp:20:9: note: in call to '&u.b->operator=(B{})'
    u.b = B{};
        ^
main.cpp:23:15: note: in call to 'f()'
static_assert(f());
              ^
1 error generated.

LIVE EXAMPLE

1.) 是否可以在常量表达式中更改 union 的活动成员？

我试图销毁活动成员，但不允许这样做，因为析构函数通常不是 constexpr。我还尝试使用放置 operator new (::new (&u.b) B{2};)，但也未使用。 reinterpret_cast 也不允许出现在常量表达式中。也禁止更改公共初始子序列的成员。

2.) 有没有办法使可变的（在改变活动替代类型的意义上）文字 boost::variant-like 类型？如果可能的话，它的存储方式如何？

3.) 在运行时对普通可复制赋值类型 的union 的非活动成员进行赋值是未定义的行为吗？使用放置 operator new 避免活动成员 在运行时初步销毁 ?

附加：

我可以更改整个文字类型 union，但不能更改其非活动成员：

constexpr bool f() { struct A { char c; }; struct B { char c; }; union U { A a; B b; constexpr U(A _a) : a(_a) { ; } constexpr U(B _b) : b(_b) { ; } }; U a(A{}); a.a = A{}; // check active member is A U b(B{}); b.b = B{}; // check active member is B a = b; a = B{}; // active member is B! return true; } static_assert(f());

LIVE EXAMPLE

因此，对于平凡可复制类型的文字类型 variant，转换赋值运算符将是 template< typename T > constexpr variant & operator = (T && x) { return *this = variant(std::forward< T >(x)); }。

Answer 1

^{免责声明："active" 在 P0137R0 中定义。}

Is it possible to change active member of union in constant expressions?

不直接，因为禁止修改非活跃成员 - [expr.const]/(2.8):

— an lvalue-to-rvalue conversion (4.1) or modification (5.18, 5.2.6, 5.3.2) that is applied to a glvalue that refers to a non-active member of a union or a subobject thereof;

但是，这种措辞似乎有缺陷，因为确实有可能 "modify" 非活动成员通过分配另一个联合对象来实现，如您的示例所示。实际上，复制赋值运算符执行底层字节和有关活动成员的内部信息的复制：

The implicitly-defined copy assignment operator for a union X copies the object representation (3.9) of X.

Is it undefined behaviour to make assignment to non-active members of union of trivially copy-assignable types at runtime?

这对于平凡可复制的 class 类型的对象来说可能没问题，因为它们具有平凡的析构函数和复制 constructors/assignment 运算符。尽管未指定，CWG #1116 似乎暗示它可以工作：

We never say what the active member of a union is, how it can be changed, and so on. The Standard doesn't make clear whether the following is valid:
union U { int a; short b; } u = { 0 };
int x = u.a; // presumably this is OK, but we never say that a is the active member
u.b = 0;     // not clear whether this is valid

在常量表达式中更改联合的活动成员

Changing active member of union in constant expressions

c++

variant

unions

constexpr

c++14

附加：