在初始化对象时，丢弃placement new的返回值是否可以？

Question

在初始化对象时，丢弃placement new的返回值是否可以？

c++initializationcompiler-optimizationplacement-new

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这个问题起源于这个帖子的评论区，并且在那里也有答案。然而，我认为这个问题太重要了，不能仅仅留在评论区。所以我创建了这个问答。

定位 new 可以用来初始化已分配存储的对象，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，如果提供了放置参数，它们将作为附加参数传递给分配函数。这样的分配函数被称为“放置 new”，是指标准分配函数 void* operator new(std::size_t, void*)，其仅以不变形式返回第二个参数。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} 简单地返回 p，p = new(p) vec_t{1, 2, 3} 看起来多余。忽略返回值真的没问题吗？

- Lingxi

是的，就我所知这是常见的做法。 - DeiDei

只有放置数组新的问题。但是那个本身在可移植性方面无法使用。 - Deduplicator

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@DeiDei 我之前也是这样认为的... 直到今天 :) - Lingxi

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https://dev59.com/y1YN5IYBdhLWcg3wTmm-#48164192 - T.C.

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Lingxi · Accepted Answer

忽略返回值在严谨和实际上都是不可以的。

从严谨的角度来看，对于

p = new(p) T{...}

，p 被认定为由 new-expression 创建的对象的指针，而对于 new(p) T{...}，尽管值相同，但它仅被认定为已分配存储的指针。

非分配全局分配函数会无副作用地返回其参数，但是新表达式（无论是否放置）始终返回它创建的对象的指针，即使它恰好使用该分配函数。

根据cppref关于delete-expression的描述（重点是我的）：

对于第一个（非数组）形式，expression 必须是指向对象类型或类类型的指针，可以在上下文中隐含地转换为这种指针，它的值必须是null或由new-expression创建的非数组对象的指针，或者是new-expression创建的非数组对象的基类子对象的指针。 如果 expression 是其他任何内容，包括通过new-expression的数组形式获得的指针，则其行为是未定义的。

因此，如果未能执行 p = new(p) T{...}，则 delete p 的行为是未定义的。

从实际角度来看

从技术上讲，如果没有 p = new(p) T{...}，尽管值（内存地址）相同，但 p 实际上并不指向新初始化的 T。编译器可能会假设 p 仍然指向放置 new 前的 T。考虑以下代码：

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

即使经过(2)步骤，编译器仍可能假定p仍然引用在(1)步骤初始化的旧值，并因此进行不正确的优化。例如，如果T有一个const成员，则编译器可能会在(1)处缓存其值并在(2)步骤后仍使用它。

p = new(p) T{...} 有效地禁止了这种假设。另一种方法是使用std::launder()，但更容易和更清晰的方法是将placement new的返回值分配回p。

避免陷阱的方法

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。自C++17以来，有std::is_aggregate可用，可以通过自动选择()和{}语法来改进解决方案，具体取决于T是否为聚合类型。