为什么在std：：Variant中禁止引用？ [英] Why are references forbidden in std::variant?

问题描述

我经常使用boost::variant，非常熟悉。boost::variant对绑定的类型没有任何限制，特别是可以是引用：

#include <boost/variant.hpp>
#include <cassert>
int main() {
  int x = 3;
  boost::variant<int&, char&> v(x); // v can hold references
  boost::get<int>(v) = 4; // manipulate x through v
  assert(x == 4);
}

我有一个真实的使用案例，可以将引用的变体用作其他一些数据的视图。

然后我惊讶地发现，std::variant不允许引用作为绑定类型，std::variant<int&, char&>没有编译，它显式地说here：

不允许变量包含引用、数组或类型void。

我想知道为什么不允许这样做，我看不出有什么技术原因。我知道std::variant和boost::variant的实现是不同的，所以可能与此有关？还是作者认为它不安全？

ps：我无法真正解决std::variant使用std::reference_wrapper的限制，因为引用包装不允许从基类型赋值。

#include <variant>
#include <cassert>
#include <functional>

int main() {
  using int_ref = std::reference_wrapper<int>;
  int x = 3;
  std::variant<int_ref> v(std::ref(x)); // v can hold references
  static_cast<int&>(std::get<int_ref>(v)) = 4; // manipulate x through v, extra cast needed
  assert(x == 4);
}

推荐答案

从根本上讲，optional和variant不允许引用类型的原因是在赋值(在较小程度上，比较)应该为此类情况做什么方面存在分歧。optional比variant更容易在示例中显示，因此我将坚持这一点：

int i = 4, j = 5;
std::optional<int&> o = i;
o = j; // (*)

标记行可以解释为：

1. 重新绑定o，使得&*o == &j。作为此行的结果，i和j本身的值保持不变。
2. 通过o赋值，这样的&*o == &i仍然成立，但现在是i == 5。
3. 完全禁止分配。

直通赋值是只将=推送到T的=所获得的行为，重新绑定是一种更完善的实现，也是您真正想要的(另请参阅this question，以及关于Reference Types的Matt Calabrese演讲)。

解释(1)和(2)之间差异的另一种方式是我们可以如何在外部实现这两者：

// rebind
o.emplace(j);

// assign through
if (o) {
    *o = j;
} else {
    o.emplace(j);
}

Boost.Optional文档提供了以下基本原理：

为初始化的可选引用的赋值选择了重新绑定语义，以提供初始化状态之间的一致性，即使与裸C++引用的语义不一致也是如此。的确，无论何时初始化，optional<U>都会尽量表现得像U一样；但是在U为T&的情况下，这样做会导致行为w.r.t到左值初始化状态不一致。

设想optional<T&>将赋值转发给被引用的对象(从而更改被引用的对象值，但不重新绑定)，并考虑以下代码：

optional<int&> a = get();
int x = 1 ;
int& rx = x ;
optional<int&> b(rx);
a = b ;

作业做什么？

如果a是未初始化的，则答案很清楚：它绑定到x(我们现在有另一个对x的引用)。但是如果a已经初始化怎么办？它将更改被引用对象的值(不管是什么)；这与其他可能的情况不一致。

如果optional<T&>将像T&那样进行赋值，则如果不显式处理以前的初始化状态，您将永远无法使用Optional的赋值，除非您的代码能够正常运行，无论在赋值之后，a是否将同一对象作为b的别名。

也就是说，您必须进行区分才能保持一致。

如果在您的代码中没有重新绑定到另一个对象的选项，那么很可能第一次绑定也不是。在这种情况下，禁止赋值给未初始化的optional<T&>。很可能在这种情况下，必须已经初始化左值是一个前提条件。如果不是，那么第一次绑定是可以的，而重新绑定是不可以的，这在我看来是非常不可能的。在这种情况下，您可以直接赋值，如下所示：

assert(!!opt);
*opt=value;

---

对该行应该做什么缺乏一致意见意味着完全禁止引用会更容易，这样和的大多数值至少可以在C++17中使用，并开始发挥作用。在C++17中，optional和variant的大部分值至少可以用于C++17并开始有用。引用总是可以在以后添加-或者说争论是这样进行的。

这篇关于为什么在std：：Variant中禁止引用？的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！