我最近实现了一个构建器类，但我想避免抛出异常。所以我想到了一个方法，可以使用一个布尔数组作为参数化的构建器，表示哪些字段已经设置。每次setter方法都会返回一个新的构建器的特殊版本，并将相应的字段标志设置。这样，我就可以在编译时检查是否设置了正确的字段。
结果发现，在C++20中，复杂数据类型作为非类型模板参数才可用。但是我还是进行了一些实验。
结果发现它的行为很奇怪。随着每个新的特殊版本被返回，“true”标志会向开始位置聚集，如下面的示例调试输出所示：
- set field 4 old flags 00000 new flags 00001
- set field 2 old flags 10000 new flags 10100
- set field 0 old flags 11000 new flags 11000
- set field 3 old flags 11000 new flags 11010
- set field 1 old flags 11100 new flags 11100
以上是来自下面两行代码中的第二行。删除第一行可以解决这个问题，这表明第一个实例化在某种程度上影响了第二个实例化。
Fields fields1 = Builder().SetFirst(1).SetSecond(2).SetThird(3).SetFourth(4).SetFifth(5).Build();
Fields fields2 = Builder().SetFifth(5).SetThird(3).SetFirst(1).SetFourth(4).SetSecond(2).Build();
它是应该这样做的吗？这只是我在C++ 20中遗漏的微小细节，还是gcc的一个错误？
我使用了gcc 9.3.0和gcc 10.2.0进行了检查。我还尝试从版本11.0.1更改a18ebd6c439编译。命令行是g++ -Wall --std=c++2a builder.cpp。它们的行为都相同。我还搜索了gcc的报告系统，但找不到类似的问题。
以下是两个代码示例。首先是裁剪后的版本，以显示问题。第二个示例显示了我试图实现的更多上下文。 （还有一个更现实的第三个版本，但在公共场合发布可能会出问题。）
#include <array>
#include <cassert>
using Flags = std::array<bool, 2>;
template<Flags flags = Flags{}>
class Builder
{
public:
Builder() {
}
auto SetFirst() {
constexpr auto new_flags = SetFieldFlag<0>();
Builder<new_flags> new_builder;
return new_builder;
}
auto SetSecond() {
constexpr auto new_flags = SetFieldFlag<1>();
Builder<new_flags> new_builder;
return new_builder;
}
Flags GetFlags() const {
return flags;
}
private:
template<int field>
static constexpr auto SetFieldFlag() {
auto new_flags = flags;
std::get<field>(new_flags) = true;
return new_flags;
}
};
int main()
{
auto flags1 = Builder().SetFirst().SetSecond().GetFlags();
assert(flags1[0]);
assert(flags1[1]);
auto flags2 = Builder().SetSecond().SetFirst().GetFlags();
assert(flags2[0]);
assert(flags2[1]);
return 0;
}
#include <iostream>
#include <array>
constexpr int NumFields = 5;
using Flags = std::array<bool, NumFields>;
using Fields = std::array<int, NumFields>;
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Flags flags) {
for (int i = 0; i < NumFields; ++i) {
out << flags[i];
}
return out;
}
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Fields fields) {
for (int i = 0; i < NumFields; ++i) {
out << (i ? ":" : "") << fields[i];
}
return out;
}
template<Flags flags = Flags{}>
class Builder
{
public:
Builder(Fields fields_in = Fields{})
: fields(fields_in) {
}
auto SetFirst(int value) {
fields.at(0) = value;
return BuilderWithField<0>();
}
auto SetSecond(int value) {
fields.at(1) = value;
return BuilderWithField<1>();
}
auto SetThird(int value) {
fields.at(2) = value;
return BuilderWithField<2>();
}
auto SetFourth(int value) {
fields.at(3) = value;
return BuilderWithField<3>();
}
auto SetFifth(int value) {
fields.at(4) = value;
return BuilderWithField<4>();
}
Fields Build() {
std::cout << " - build with flags " << flags << std::endl;
static_assert(std::get<0>(flags), "first field not set");
static_assert(std::get<1>(flags), "second field not set");
static_assert(std::get<2>(flags), "third field not set");
static_assert(std::get<3>(flags), "fourth field not set");
static_assert(std::get<4>(flags), "fifth field not set");
return fields;
}
private:
template<int field>
static constexpr auto SetFieldFlag() {
auto new_flags = flags;
std::get<field>(new_flags) = true;
return new_flags;
}
template<int field>
auto BuilderWithField() {
constexpr auto new_flags = SetFieldFlag<field>();
std::cout << " - set field " << field << " old flags " << flags << " new flags " << new_flags << std::endl;
Builder<new_flags> new_builder(fields);
return new_builder;
}
Fields fields;
};
int main()
{
Fields fields1 = Builder().SetFirst(1).SetSecond(2).SetThird(3).SetFourth(4).SetFifth(5).Build();
std::cout << fields1 << std::endl;
Fields fields2 = Builder().SetFifth(5).SetThird(3).SetFirst(1).SetFourth(4).SetSecond(2).Build();
std::cout << fields2 << std::endl;
return 0;
}