C++：memcpy 是基于 POD 的子对象 UB 吗？答案

【问题标题】：C++: Is memcpy to POD based sub-object UB?C++：memcpy 是基于 POD 的子对象 UB 吗？
【发布时间】：2020-08-12 17:42:52
【问题描述】：

让我们进入代码：

extern "C" {
#include "pod-struct-T.h"
#include "malloc-and-initialize-one-T.h"
}

struct TCpp : T
{
   TCpp()
   {
      T* ptr_t = malloc_and_initialize_one_T();
      T* this_t = static_cast<T*>(this);
      std::memcpy(this_t, ptr_t, sizeof(T));
      free(ptr_t);
   }
};

这段代码中有多少 UB（对于 C++03 和 C++11；或者对于 C++20，如果在重新访问内存模型后发生了变化）或者这样做 memcpy 只是美好的？如果是 UB，它是否至少在主要编译器中可移植？（gcc、clang、intel 等）。

免责声明：是的，我知道...，这很丑陋，但不要问我为什么需要这样做。

【问题讨论】：

此代码中唯一的 UB 是 malloc_and_initialize_one_T() 返回一个您没有检查的 NULL 指针，或者 T 具有非 POD 成员或指针成员。除此之外，您根本不需要static_cast，T* this_t = this; 工作得很好，因为TCpp 派生自T。
我同意@RemyLebeau。只要ptr_t 没有任何问题，static_cast、memcpy 和 free 都是安全的。也就是说，malloc_and_initialize_one_T 返回一个正确对齐的 + 大小、非空值、T* 而T 实际上是一个 POD。
@LeoCHan @LeoCHan T 可以是 POD，但在复制到其中时仍然存在问题，即，如果它包含作为指针的成员，它们本身就是 POD，或引用。
@RemyLebeau 实际上，在我的例子中，“POD”结构确实包含指针，但这种情况是完全可控的。
内存复制到可能重叠的子对象（包括基类子对象）是绝对不允许的，因为潜在的填充重用。

标签： c++ c++11 inheritance malloc language-lawyer

【解决方案1】：

规则非常明确。 [basic.types]/3（强调添加，脚注省略）：

对于任何可简单复制的类型T，如果两个指向T 的指针指向不同的T 对象obj1 和obj2，其中obj1 和obj2 都不是潜在重叠的子对象，如果底层字节 ([intro.memory]) 将obj1 复制到obj2，obj2 应随后保持与obj1 相同的值。

Base-class subobjects are potentially-overlapping subobjects. 因此，如果您将memcpy 放入基类子对象中，标准并没有定义结果值是什么。

简单的赋值有什么问题？

【讨论】：

是的，我不知道为什么当行为完全定义时我没有想到简单的赋值。我现在在我的实施中改变了这一点，谢谢。我想我的头脑处于“低级编程模式”，我错过了大局。
我猜memcpy 对基类子对象的格式不正确，因为没有明确允许这样做的规则，也没有将其声明为 UB。
@Peregring-lk 术语“格式错误”适用于必须由编译器诊断的代码，或者可能导致编译器拒绝带有诊断的代码，但不必，就像缺少函数定义（编译器从不拒绝缺少非虚函数定义的程序，但它们可以）。根据定义，在运行时做非法的事情是无法诊断的。