C++ 标准对移动实时对象存储有什么看法？

Question

我很好奇在当前 C++ 标准下如何解释以下情况，尤其是在生命周期等方面。它是未定义的行为吗？

首先，让我们从以下定义开始：可重定位对象是一个在其实际内存位置上不变的对象——也就是说，无论指针 this 的值如何，它的状态都保持不变。假设我们有一个可重定位类型 Relocatable（它的定义与示例无关）。

那么我们有以下代码（C++17）：

typedef std::aligned_storage_t<sizeof(Relocatable)> Storage;

// construct an instance of a relocatable within a storage
auto storage0 = new Storage();
new(storage0) Relocatable(...);

{ 
  // obj is a valid reference
  // should use std::launder() here, but clang doesn't have it yet
  Relocatable& obj = *reinterpret_cast<Relocatable*>(storage0);
}

// move the storage
auto storage1 = new Storage();
memcpy(storage1, storage0, sizeof(Storage));
delete storage0;

{ 
  // ?????? what does the standard say about this?
  Relocatable& obj = *reinterpret_cast<Relocatable*>(storage1);
}

这可以按预期与 GCC 和 Clang 一起使用（对象只是继续存在于新存储中）。但是，我不完全确定标准是否可以。从技术上讲，对象的生命周期还没有结束（没有调用析构函数）并且在 memcpy() 调用之后没有对旧位置中的对象进行任何访问。此外，不存在指向旧位置的引用/指针。尽管如此，鉴于 C++ 似乎在大多数情况下将对象标识和对象存储视为同一件事，因此禁止这样做可能是有原因的。在此先感谢所有有见地的 cmets。

编辑：有人建议Why would the behavior of std::memcpy be undefined for objects that are not TriviallyCopyable? 是这个问题的副本。我不确定是不是。首先，我正在存储存储，而不是对象实例。其次，对于所有实际相关的应用程序，std::is_trivially_copyable<Relocatable>::value 实际上评估为true。

附：我问这个问题实际上有一个很好的实际原因。有时，拥有只能存在于其容器中的对象很有用——它们不可复制且不可移动。例如，我目前正在设计一个具有这样一个属性的优化树数据结构——树节点只能存在于树存储中，它们不能被移出或复制——对它们的所有操作都是通过短期引用执行的。为了防止程序员错误（意外复制/移动），我将删除复制和移动构造函数。这具有相当不幸的后果，即节点不能存储在 std::vector 中。放置新的和明确管理的存储可以用来绕过这个限制——但我当然不想 做一些不符合标准的事情。

Answer 1

因此，与所有这些类型的问题一样，对象仅在four situations 中创建：

对象由定义（[basic.def]）、new-expression、隐式更改联合的活动成员（[class.union]）或当创建了一个临时对象（[conv.rval], [class.temporary]）。

这段代码：

auto storage1 = new Storage();
memcpy(storage1, storage0, sizeof(Storage));

在storage1 处为您提供Storage 类型的对象，但此时没有创建Relocatable 类型的对象。因此，这是：

Relocatable& obj = *reinterpret_cast<Relocatable*>(storage1);

是未定义的行为。期间。

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为了为此定义行为，我们需要第五种机制来创建对象，例如 P0593 中提出的：

我们建议至少将以下操作指定为隐式创建对象：[...]

• 对memmove 的调用就像它一样

  1. 将源存储复制到临时区域

  2. 在目标存储中隐式创建对象，然后

  3. 将临时存储复制到目标存储。

  这允许memmove 保留可平凡复制对象的类型，或用于将一个对象的字节表示重新解释为另一个对象的字节表示。

• 对memcpy 的调用与对memmove 的调用行为相同，只是它在源和目标之间引入了重叠限制。

这个提议（或类似的提议）对于您的代码格式正确是必要的。