std::optional如何延迟初始化？ / std::optional 是如何实现的？

Question

最近我对初始化很感兴趣。我特别感兴趣的一件事是 std::optional，因为它能够在类型实例被声明后对其进行初始化。我已经尝试阅读可选 header 中的代码，但代码太 'bombastic' 我无法理解。

std::optional 如何延迟堆栈上 object 的初始化？我假设它只是在堆栈上保留 sizeof( 的初始化。但是它具体是怎么做到的呢？它是如何实施的？我该如何自己实施？

编辑：澄清一下，我知道 std::optional 基本上有一个 bool 成员来跟踪 object 是否初始化，另一个成员包含数据。

然而，我不明白的是 optional 是如何能够手动初始化某些东西的。

它是如何破坏一个object的？旧的被破坏后又如何重建新的？

Answer 1

表示 std::optional<T> 的“明显”方式是使用指示值是否与包含 T 的 union 一起设置，即，如下所示：

template <typename T>
class optional {
    bool isSet = false;
    union { T value; };
public:
    // ...
};

默认情况下，union 中的成员不会被初始化。相反，您需要使用放置 new 和手动销毁来管理 union 中实体的生命周期。从概念上讲，这类似于使用字节数组，但编译器会处理任何对齐要求。

这里是一个包含一些操作的程序：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <utility>
#include <cassert>

template <typename T>
class optional {
    bool isSet = false;
    union { T value; };
    void destroy() { if (this->isSet) { this->isSet = true; this->value.~T(); } }

public:
    optional() {}
    ~optional() { this->destroy(); }
    optional& operator=(T&& v) {
        this->destroy();
        new(&this->value) T(std::move(v));
        this->isSet = true;
        return *this;
    }   

    explicit operator bool() const { return this->isSet; }
    T&       operator*()       { assert(this->isSet); return this->value; }
    T const& operator*() const { assert(this->isSet); return this->value; }
};  

int main()
{   
    optional<std::string> o, p;
    o = "hello";
    if (o) {
        std::cout << "optional='" << *o << "'\n";
    }   
}

std::optional如何延迟初始化？ / std::optional 是如何实现的？

How does std::optional delay initialization? / How is std::optional implemented?

c++

constructor

initialization

optional

stdoptional