deferred

deferred — это легковесный шаблон-обертка для отложенного создания объектов в C++. Его основная цель — решить проблему работы с классами, у которых отсутствует конструктор по умолчанию.

Мотивация

Некоторые классы требуют аргументов для создания объекта, например:

struct NoDefaultCtor {
    int value;

    NoDefaultCtor() = delete;
    NoDefaultCtor(int v) : value(v) {}
};

В таких случаях нельзя объявить объект и отложить его конструирование до более позднего момента:

NoDefaultCtor obj; // Compile error: no default constructor available
...
// `obj` should be constructed here

Обычно это приводит к необходимости использовать указатели или другие обертки:

NoDefaultCtor* ptr;
...
ptr = new NoDefaultCtor(0);

Особенности

deferred предоставляет несколько ключевых преимуществ и ограничений, которые важно учитывать:

1. Отложенное создание объекта

Позволяет объявить объект заранее и инициализировать позже:

deferred<NoDefaultCtor> obj;
...
obj = NoDefaultCtor(42);
auto value = obj->value; // ok

Также допускает инициализацию объекта вне списка инициализации класса:

class Resource {
    NoDefaultCtor obj;
    deferred<NoDefaultCtor> dobj;

public:
    Resource() noexcept
            : obj{ 0 } // `obj` must be constructed here and only here
    {
        dobj = NoDefaultCtor(0); // `dobj` can be constructed anywhere
    }

};

2. Отсутствие обработки ошибок

Обращение к неинициализированному объекту через deferred никак не проверяется и приводит к неопределенному поведению (UB)

deferred<NoDefaultCtor> obj; // Not initialized
auto value = obj->value; // UB

3. Удобный интерфейс

deferred предоставляет легкий доступ к объекту через:

• get() для явного получения ссылки на объект
• operator->()
• operator*()

4. Отсутствие накладных расходов

deferred<T> не имеет накладных расходов, относительно использования объекта T напрямую. Размер объекта также не меняется:

static_assert(sizeof(deferred<T>) == sizeof(T)); // For any type T

Примеры использования

Как обертка

#include <iostream>
#include "deferred.h"

deferred<NoDefaultCtor> obj;

void foo()
{
    std::cout << obj->value << std::endl;
    std::cout << (*obj).value << std::endl;
    std::cout << obj.get().value << std::endl;
}

int main()
{    
    obj = NoDefaultCtor(42);
    foo();
    
    NoDefaultCtor& ref = obj;
    const NoDefaultCtor& cref = obj;
    ref.value = -1;

    std::cout << ref.value << std::endl;
    std::cout << cref.value << std::endl;

    return 0;
}

Как поле класса

class Resource {
    deferred<NoDefaultCtor> obj;

public:
    Resource() noexcept = default;    
    ~Resource() noexcept = default;

    void set(int n)
    {
        obj = NoDefaultCtor(n);
    }

    void useObject()
    {
        std::cout << obj->value << std::endl;
    }
};

Resource res;
...
res.set(42);
res.useObject();