C++安全bool包装器

Question

我正在尝试设计一个应用 安全bool习惯用法 的bool包装器结构体。
经典的解决方案非常简单：框架可能是这样的：

struct Bool final
{
  Bool() = default;

  Bool(bool value)
    : _value{value}
  {}

  explicit operator bool() const {
    return _value;
  }

private:
  bool _value{false};
};

我想改进的部分是如何构建Bool。
例如，我希望通过设计避免隐式缩小：

Bool b1(45); // yields warnings, but it compiles
Bool b2{3};  // not ok by standard

我尝试使用模板来伤害自己，但没有成功。

我该如何使其生效？

- Stefano Azzalini

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你可能还想查看一些与安全布尔值相关的现有技术。例如，这个页面介绍了制作安全布尔值的过程，并解释了在此过程中可能遇到的一些陷阱（例如，operator bool会带来一些意想不到的副作用，而其他类型转换运算符可以避免这种情况）。 - Cort Ammon

谢谢！我一定会看看的！ - Stefano Azzalini

Answer 1

您可以通过明确删除所有其他构造函数来实现这一点。

struct Bool final
{
    template<class T>
    Bool(T) = delete;

    Bool(bool value);
};

- François Andrieux

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_value 的声明在哪里？你为了简洁而省略了它吗？ - cat

那段代码也会删除默认构造函数（隐式地），对吗？ - simon

请参阅 默认构造函数。如果一个类没有提供任何用户声明的构造函数，编译器会自动声明一个内联公共成员的默认构造函数。仅提供 Bool(bool value) 就足以删除默认构造函数。 - François Andrieux

如此简单，如此优雅。 - jabujavi

正如@AdvSphere所指出的那样，explicit并不能防止Bool foo{true};，也不能防止Bool foo{1};。后者是OP试图防止的情况。通过删除构造函数模板，您可以防止Bool foo{1};，因为它将绑定到已删除的构造函数。 - François Andrieux

Answer 2

添加并显式删除一个模板构造函数：

template <typename T>
Bool(T) = delete;

相比其他构造函数，它更好地匹配除了实际的 bool 之外的任何内容，并因此防止了隐式转换。

- yuri kilochek

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“anything other than actual bool”意为“除了实际的bool之外的任何东西”，而Bool：这不会且可能不应该禁用编译器生成的复制和移动构造函数。 - user743382

Answer 3

如果您只需要一个只能被隐式转换为int/char/pointer的“true”或“false”变量，则我建议使用枚举类：

enum class Bool {
    False,
    True,
};

- pilkch

Answer 4

我想设计一个应用安全bool习语的包装结构。

不要这样做。

安全bool习语仅适用于C++03及更早版本 - 在这些版本中，如果您通过执行以下操作之一来表明您的类型是“真实”的:

struct A {
    operator bool() const;
};

如果你不小心遇到以下问题：

A{} + 4;    // ok?!
A{} < 0;    // ok?!
A{} == B{}; // ok if B also has operator bool??!

所以，安全布尔值习惯用法是解决这个意外的隐式转换问题的一种方法，使用函数指针(当然是函数指针!)。

在C++11中，我们有一个更好的解决方案:

struct A {
    explicit operator bool() const;
};

这正是我们想要的。事实上，它是专门为解决这个问题而设计的。虽然安全布尔技巧是相当复杂的脚手架，但explicit operator bool非常简单易用，而且只做正确的事情。你不需要一个包装器——使用包装器比直接编写explicit operator bool更难。

此外，您的包装器会对用户造成(a)不能派生，因为您将Bool设置为final，以及(b)额外的bool成员，您必须保持同步，所以它引入了问题而不是解决问题。考虑一下要实现多少工作：

template <class T>
struct my_unique_ptr : Bool { ... };

vs

template <class T>
struct my_unique_ptr {
    T* ptr;

    explicit operator bool() const { return ptr; }
};

- Barry