動的メモリ確保なしでポリモーフィズム

Question

動的メモリ確保なしでポリモーフィズムを実装しようと思い、以下のような実装にしましたが、これは問題ないでしょうか。

class Base
{
public:
    virtual void f() = 0;
    virtual ~Base() = default;
};

class Derived1 :public Base
{
    void f()override { std::cout << "Derived1" << std::endl; }
};
class Derived2 :public Base
{
    void f()override { std::cout << "Derived2" << std::endl; }
};

template<typename ...Types>
struct get_max_type_impl;

template<typename MaxType>
struct get_max_type_impl<MaxType>
{
    using type = MaxType;
    static constexpr size_t size = sizeof(MaxType);
};

template<typename MaxType, typename Head, typename ...Tail>
struct get_max_type_impl<MaxType, Head, Tail...> : get_max_type_impl<std::conditional_t<(sizeof(MaxType) > sizeof(Head)), MaxType, Head>, Tail... >
{
};

template<typename Head, typename ...Tail>
struct get_max_type : get_max_type_impl<Head, Tail...>
{
};

int main()
{
    std::byte heap[get_max_type<Derived1, Derived2>::size];
    Base* d = new(heap) Derived1;
    d->f();
    d->~Base();
    d = new(heap) Derived2;
    d->f();
    d->~Base();
}

main内のstd::byte型配列をメモリとしてplacement newで派生したクラスのメモリを配置しています。
これで問題がなければ利用したいのですが、どうでしょうか。

Comments

[episteme]

デストラクタは動かさなくていいんですよね?

[tamaring]

デストラクタもこちらで確認しましたが、ちゃんと動作するようです。
デストラクタを動かすとなると何か問題があるのでしょうか。

[episteme]

placement new されたオブジェクトを delete したらメモリの開放でトラブるんじゃないかと思って。

[tamaring]

deleteはしていません。
スタック領域のメモリのため、スコープを抜けたら勝手に解放されると思っています。

[hoshi-takanori]

delete は使わずにデストラクタを直接呼んでるので問題ないと思います。
https://stackoverflow.com/a/14187068

とりあえず、heap を適切にアラインしてあげる必要があるのでは。
https://cpprefjp.github.io/lang/cpp11/alignas.html

[episteme]

delete しないってことは、デストラクタは動かんですよね?
...あ、明示的にデストラクトするのか。なら無問題か。

Answer 1

（直接的にはyumetodoさん回答を参照ください。）

alignas/alignof＋sizeofを用いた実装例としては、下記のようなコードになるでしょうか。C++14以降はstd::maxがconstexpr対応していますから、より直接的にアルゴリズムを記述できます。

template<typename... Ts>
constexpr size_t max_alignof()
{ return std::max({alignof(Ts)...}); }

template<typename... Ts>
constexpr size_t max_sizeof()
{ return std::max({sizeof(Ts)...}); }

int main()
{
  constexpr size_t max_align = max_alignof<Derived1, Derived2>();
  constexpr size_t max_size = max_sizeof<Derived1, Derived2>();
  alignas(max_align) std::byte heap[max_size];
  // ...
}

Comments

[yumetodo]

あれ、maxってinitializer_listを受け取るからそれだと3引数でコケるような・・・？

[yohhoy]

yumetodoさん指摘通り max(alignof(Ts)...) → max({alignof(Ts)...}) と記述すべきでした。

Answer 2

基本形として

alignas(T) std::byte t_buff[sizeof(T)];

のようであるべきなんですよね。つまりアラインメントが忘れられてますね。std::aligned_storageがdeprecatedになった理由の解説なんかも参考になります。

https://cpprefjp.github.io/reference/type_traits/aligned_storage.html

デストラクタ呼び出しはstd::destroy_atが便利かなと。