放置new的返回值

Question

放置new的返回值

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考虑以下C++14代码：

#include <cassert>
#include <new>
#include <type_traits>

struct NonStandardLayout
{
    // ...
};

int main()
{
    using T = NonStandardLayout;

    std::aligned_storage_t< sizeof(T), alignof(T) > storage;
    T *const valid_ptr = new(static_cast<void *>(&storage)) T;

    T *const maybe_ptr = reinterpret_cast<T *>(&storage);
    assert(maybe_ptr == valid_ptr); // ???

    valid_ptr->T::~T();
    return 0;
}

这个例子中的assert语句对于任何类型T都不会失败，是否有标准保证？

讨论

查看最新的标准（http://eel.is/c++draft/），我没有找到对这种特定情况的参考，但我发现以下段落可能表明答案是“是”。

我是否正确地认为[expr.new/15]和[new.delete.placement/2]一起声明valid_ptr的值始终等于storage的地址？

如果是这样，reinterpret_cast是否会产生指向完全构造的对象的指针？因为[expr.reinterpret.cast/7]、[expr.static.cast/13]和[basic.compound/4]似乎都表明应该是这样的。

根据我的观察，库实现的默认分配器似乎会进行类似的转换而不必担心！像这样强制转换真的安全吗？

我们怎样才能确定这两个指针是否相同，或者我们能吗？

- godpusti

4

挺好的第一个问题！你已经潜伏足够久了，知道该怎么问了。 - Jean-François Fabre

也许与此无关，但我在某个地方读到过系统的 malloc 保证返回任何数据类型对齐的内存。 - Jean-François Fabre

虽然没有正式保证，但通过推理不同指针值，您可以推断它在PC上永远不会失败。就标准而言，在这里reinterpret_cast的结果可以是任何指针值，除了空指针，因为它没有被使用。除了与空指针比较之外，唯一有保证的用法是将其强制转换回来。 - Cheers and hth. - Alf

答案是 std::aligned_storage_t 的定义。如果它保证了这个属性，那么是的。这与放置 new 如何工作无关。 - Kirill Kobelev

2

这个例子基本上是std::launder的动机之一（另一半是Core 1776）。 - T.C.

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2个回答

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18.6.1.3 放置形式 [new.delete.placement] void* operator new(std::size_t size, void* ptr) noexcept; 返回: ptr.

该放置new运算符明确指定会返回传递给它的任何指针。"返回: ptr"。没有比这更清晰的了。

就"来自放置new的返回值"而言，这基本上对我产生了影响: 放置new不会改变其放置的指针，并且它总是返回相同的指针。

你问题中的其他部分都与可能发生的其它类型转换相关；但是，你特别询问了放置new的返回值，因此我认为你接受所有其他转换仅为类型转换，并不会对实际指针产生影响，并且只是在询问放置new -- 但是也可以通过其他转换，并做出类似的决定。

- Sam Varshavchik

1

问题在于，operator new的数组形式也会返回ptr [new.delete.placement/5]，但我们都知道new(ptr) int[10]由于[expr.new/15.4]不会返回ptr。那么非数组版本又是做什么的呢？ - godpusti

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定位分配函数和new表达式是有区别的。 - T.C.

new-expression 调用放置分配函数。请参见 5.3.4（13）和（14）。 “new-placement 语法用于向分配函数提供附加参数... [例如：

new T 导致调用 operator new(sizeof(T))，
new(2,f) T 导致调用 operator new(sizeof(T),2,f)]” 因此：new(ptr) T 调用 operator new(sizeof(T), ptr)。证毕。

- Sam Varshavchik

SamVarshavchik：考虑@godpusti的数组形式评论，以及需要销毁的项目的事实，数组长度需要存储在某个地方，以便可以销毁每个项目。此外，请考虑T.C.几乎总是正确的。 - Cheers and hth. - Alf

1

该问题未涉及数组形式。对于问题中给出的用例，我认为这看起来很简单明了。至于所有的噪音：我记得很久以前，当我也经常认为自己总是正确时。我很高兴地报告，这是很久以前的事了，从那时起，我简单地成熟了。如果有令人信服的论据或替代答案，可以根据其他证据得出不同的结论，或者发现我的引用中存在缺陷；如果是这样，我会删除它。但是，就目前而言，我相信我的答案是正确的。 - Sam Varshavchik

从技术上讲，该函数在返回指针之前可能会修改ptr。但我同意这不是标准的意思:D - Lightness Races in Orbit

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可以查看英文原文，
原文链接

- Columbo · Accepted Answer

我很惊讶还没有人提到这个便宜的反例：

struct foo {
  static foo f;
  // might seem dubious but doesn't violate anything
  void* operator new(size_t, void* p) {return &f;}
};

这里有Coliru上的演示。

除非调用了特定于类的放置版本，否则您的断言应该成立。如其他答案所解释的那样（主要是标准的非分配operator new仅返回指针参数，而new表达式不会做任何花哨的事情），两个表达式都必须表示相同的地址，并且这些地址都不是某个对象的结束指针，因此根据[expr.eq]/2，它们相等比较。