数组对象的生命周期是否在其元素存储被重用时结束？

Question

在随后的引用中，我指的是 ISO 标准草案 N4713。

第 6.6.3 节第 1 段说：

...类型 T 的对象 o 的生命周期在以下情况下结束：
...
——对象占用的存储被释放，或者被重用 通过不嵌套在 o (6.6.2) 中的对象。

请回答代码cmets中的问题：

#include <new>

int main() {
    int x[2] = {0, 1};
    char* p = new (x + 1) char{0}; // Has x ended its' lifetime?
    int z = x[0];                  // Is this UB?
}

如果我使用 unsigned char 作为数组元素类型，则数组对象 x 将为 *p 提供存储，根据 § 6.6.2 第 3 段：

如果在与 另一个类型为“N unsigned char 数组”或“数组”类型的对象 e N std::byte” (21.2.1)，该数组为创建的 对象如果：
— e 的生命周期已经开始但没有结束，并且
- 这 新对象的存储完全适合 e，并且
— 没有 满足这些约束的更小的数组对象。

请验证我在代码 cmets 中的陈述：

#include <new>

int main() {
    unsigned char x[2] = {0, 1};
    char* p = new (x + 1) char{0}; // Only x[1] have ended its' lifetime.
    int z = x[0];                  // This is OK.
}

虽然我不明白前面引用的最后一条规则，但请举个例子？

没有更小的数组对象可以满足这些约束。

Answer 1

根据下面的阅读标准，数组的生命周期不是由placement new 表达式结束的：

[basic.life]/1.5：

类型 T 的对象 o 的生命周期在以下时间结束：

• [...]

• 对象占用的存储被释放，或者被未嵌套在 o ([intro.object]) 中的对象重用。

根据这个规则，如果在数组中创建的新对象没有嵌套在数组中，则数组的生命周期结束。否则不会结束。

[intro.object]/2

如果在与成员子对象或数组元素 e 关联的存储中创建对象（可能在也可能不在其生命周期内），则创建的对象是 e 的包含对象的子对象，如果：

• e 的包含对象的生命周期已经开始但没有结束，并且

• 新对象的存储正好覆盖与 e 关联的存储位置，并且

• 新对象与 e 的类型相同（忽略 cv 限定）。

最后两个项目符号没有填满，所以很明显，新的 char 对象不是数组的子对象。

然后[intro.object]/3：

如果在与另一个“N unsigned char 数组”类型或“N std​::​byte 数组”类型的对象 e（[cstddef. syn])，该数组为创建的对象提供存储，如果：

• e 的生命周期已经开始但没有结束，并且

• 新对象的存储空间完全适合 e，并且

• 没有更小的数组对象可以满足这些约束。

所以 unsigned char 数组为新的 char 对象提供了存储空间。

[intro.object]/4:

一个对象 a 嵌套在另一个对象 b 中，如果：

• a 是 b 的子对象，或者

• b 为 a 提供存储空间，或者

• 存在一个对象c，其中a嵌套在c中，c嵌套在b中。

正如我们上面提到的，第一个项目符号没有填满。第二个是满的。所以根据[basic.life]/1.5，数组的生命周期并没有结束，因为新的char对象嵌套在数组中：

int main() {
    unsigned char x[2] = {0, 1};
    char* p = new (x + 1) char{0}; // x provides storage for the char object
    int z = x[0];                  // OK The first element is within its lifetime.
}

如果不是这样，可能大部分低级代码都不会符合标准！