初始化对象时丢弃放置新返回值是否可以

Question

这个问题来自this线程的评论部分，并且在那里也得到了答案。但是，我认为只留在评论部分太重要了。所以我为它做了这个问答。

Placement new 可用于在分配的存储中初始化对象，例如，

using vec_t = std::vector<int>;
auto p = (vec_t*)operator new(sizeof(vec_t));
new(p) vec_t{1, 2, 3}; // initialize a vec_t at p

根据cppref，

新展示位置

如果提供了placement_params，它们将作为附加参数传递给分配函数。这种分配函数被称为“placement new”，在标准分配函数void* operator new(std::size_t, void*) 之后，简单地返回其第二个参数不变。这用于在分配的存储中构造对象 [...]

这意味着new(p) vec_t{1, 2, 3} 只是返回p，而p = new(p) vec_t{1, 2, 3} 看起来是多余的。忽略返回值真的可以吗？

Answer 1

不管是学究式还是实际操作，忽略返回值都是不行的。

从迂腐的角度来看

对于p = new(p) T{...}，p 有资格作为指向由 new 表达式创建的对象的指针，尽管值相同，但它不适用于 new(p) T{...}。在后一种情况下，它只能作为指向已分配存储的指针。

非分配全局分配函数返回它的参数，没有暗示任何副作用，但是一个新表达式（无论是否放置）总是返回一个指向它创建的对象的指针，即使它碰巧使用了那个分配函数。

根据 cppref 关于delete-expression 的描述（强调我的）：

对于第一种（非数组）形式，表达式必须是指向对象类型的指针，或者是上下文隐式可转换为此类指针的类类型，其值必须是null 或指向由 new 表达式创建的非数组对象的指针，或指向由 new 表达式创建的非数组对象的基本子对象的指针。 如果 表达式 是其他任何东西，包括如果它是通过new-expression 的数组形式获得的指针，则行为未定义。

未能p = new(p) T{...} 因此导致delete p 未定义行为。

从实用的角度来看

技术上，没有p = new(p) T{...}，p 并不指向新初始化的T，尽管值（内存地址）是相同的。因此，编译器可能会假设p 仍然指代在放置new 之前存在的T。考虑代码

p = new(p) T{...} // (1)
...
new(p) T{...} // (2)

即使在(2) 之后，编译器可能会假定p 仍然引用在(1) 处初始化的旧值，从而进行不正确的优化。例如，如果 T 有一个 const 成员，编译器可能会将其值缓存在 (1) 并在 (2) 之后仍然使用它。

p = new(p) T{...} 有效地禁止了这种假设。另一种方法是使用std::launder()，但将placement new 的返回值赋回p 会更简单、更简洁。

你可以做些什么来避免这个陷阱

template <typename T, typename... Us>
void init(T*& p, Us&&... us) {
  p = new(p) T(std::forward<Us>(us)...);
}

template <typename T, typename... Us>
void list_init(T*& p, Us&&... us) {
  p = new(p) T{std::forward<Us>(us)...};
}

这些函数模板总是在内部设置指针。从 C++17 开始使用 std::is_aggregate，可以通过根据 T 是否为聚合类型自动选择 () 和 {} 语法来改进解决方案。