可选地 safety-checked 转换为可能不完整的类型

Question

根据一个简单的侵入性reference-counted object 系统，我有一个template<typename T> class Handle，它是用CountedBase 的子类实例化的。 Handle<T> 持有指向 T 的指针，其析构函数在该指针上调用 DecRef（在 CountedBase 中定义）。

通常，这会在尝试使用前向声明限制 header 依赖项时导致问题：

#include "Handle.h"

class Foo; // forward declaration

struct MyStruct {
    Handle<Foo> foo; // This is okay, but...
};

void Bar() {
    MyStruct ms;
}   // ...there's an error here, as the implicit ~MyStruct calls
    // Handle<Foo>::~Handle(), which wants Foo to be a complete
    // type so it can call Foo::DecRef(). To solve this, I have
    // to #include the definition of Foo.

作为解决方案，我重写了Handle<T>::~Handle()如下：

template<typename T>
Handle<T>::~Handle() {
    reinterpret_cast<CountedBase*>(m_ptr)->DecRef();
}

请注意，我在这里使用 reinterpret_cast 而不是 static_cast，因为 reinterpret_cast 不需要 T 的定义是完整的。当然，它也不会为我执行指针调整......但只要我小心布局（T必须有CountedBase作为它的最左边的祖先，不能从它虚拟继承，并且在几个不寻常的平台上，一些额外的 vtable 魔法是必要的），它是安全的。

真正不错的是，如果我能在可能的情况下获得额外的 static_cast 安全层。实际上，T 的定义通常在 Handle::~Handle 被实例化时完成，这使得它成为 double-check 的完美时刻 T其实继承自CountedBase。如果它不完整，我无能为力......但如果它完整，那么进行完整性检查会很好。

这最终引出了我的问题： 有什么方法可以做 compile-time 检查 T 是否继承自 CountedBase，当 T 不完整时不会导致（虚假的）错误？

[通常的免责声明：我知道以这种方式使用不完整类型可能存在不安全 and/or UB 方面。尽管如此，经过大量 cross-platform 测试和分析，我确定这是考虑到我用例的某些独特方面的最实用的方法。我对 compile-time 检查问题感兴趣，而不是一般的代码审查。]

Answer 1

在sizeof上使用SFINAE检查类型是否完整:

struct CountedBase {
    void decRef() {}
};

struct Incomplete;
struct Complete : CountedBase {};

template <std::size_t> struct size_tag;

template <class T>
void decRef(T *ptr, size_tag<sizeof(T)>*) {
    std::cout << "static\n";
    static_cast<CountedBase*>(ptr)->decRef();
}

template <class T>
void decRef(T *ptr, ...) {
    std::cout << "reinterpret\n";
    reinterpret_cast<CountedBase*>(ptr)->decRef();
}

template <class T>
struct Handle {
    ~Handle() {
        decRef(m_ptr, nullptr);
    }

    T *m_ptr = nullptr;
};

int main() {
    Handle<Incomplete> h1;
    Handle<Complete> h2;
}

输出（注意销毁顺序颠倒）：

static
reinterpret

Live on Coliru

尝试使用不是从 CountedBase 派生的完整类型产生：

main.cpp:16:5: error: static_cast from 'Oops *' to 'CountedBase *' is not allowed

话虽这么说，我认为更优雅（也更明确）的方法是引入一个 class 模板 incomplete<T>，这样 Handle<incomplete<Foo>> 就可以编译成 [=17] =]，其他任何尝试 static_cast.

可选地 safety-checked 转换为可能不完整的类型

Optionally safety-checked cast on possibly incomplete type

c++

incomplete-type

template-instantiation