std::pmr::polymorphic_allocator类型错误为何未被编译期检测到

我在开发中发现，pmr::polymorphic_allocator类型不匹配的问题似乎无法在编译期被正常检测到。

我定义了一个示例类MyClass，其使用pmr::polymorphic_allocator作为构造函数入参，代码如下：

// file MyClass.hpp
#include <memory_resource>

class Item
{
    // class members...
};

class MyClass
{
public:
    explicit MyClass(std::pmr::polymorphic_allocator<Item> allocator)
    {
        // ....
    }

    // other members
};

随后我编写如下代码测试该类的使用：

#include "MyClass.hpp"
#include <memory_resource>

// 符合预期，该行编译无报错
auto myClass1 = MyClass(std::pmr::polymorphic_allocator<Item>());

// 不符合预期，该行同样编译无报错
auto myClass2 = MyClass(std::pmr::polymorphic_allocator<OtherType>());

其中OtherType是和Item完全无关的类型。

为了检测类型不匹配的问题，我在MyClass的构造函数中添加了静态类型校验，代码如下：

// file MyClass.hpp
#include <memory_resource>
#include <type_traits>

class Item
{
    // class members...
};

class MyClass
{
public:
    explicit MyClass(std::pmr::polymorphic_allocator<Item> allocator)
    {
        static_assert(std::is_same<Item, decltype(allocator)::value_type>::value,
            "Improper allocator!"); 
        // ....
    }

    // other members
};

但添加校验后，类型不匹配的问题仍然未被编译期检测到。我使用的开发环境为GCC 10.2.0、CLion 2021.1。

问题原因 #

pmr::polymorphic_allocator提供了转换构造函数，会隐式转换为符合入参要求的分配器类型。它的核心逻辑是类型擦除的底层std::pmr::memory_resource指针，和分配器的value_type无关，因此polymorphic_allocator<OtherType>会被编译器自动隐式转换为polymorphic_allocator<Item>，构造函数拿到的入参allocator的value_type已经是Item，所以你写的static_assert永远不会触发。

解决方案 #

如果需要禁止传入其他类型的polymorphic_allocator，可以改用模板构造函数加类型约束的写法，在隐式转换发生前拦截错误类型：

#include <memory_resource>
#include <type_traits>

class Item
{
    // class members...
};

class MyClass
{
public:
    template<typename T>
    explicit MyClass(std::pmr::polymorphic_allocator<T> allocator)
    {
        static_assert(std::is_same_v<T, Item>, "Improper allocator! Allocator value_type must be Item");
        // 其余初始化逻辑
    }

    // other members
};

这种写法下，传入polymorphic_allocator<OtherType>时模板参数T会被推导为OtherType，static_assert会直接触发编译报错，达到校验类型的效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者VillageTech