初始化对象时是否可以丢弃 placement new return 值

Question

这个问题来自跟帖的评论区，也在那里得到了答案。但是，我认为它太重要了，不能只留在评论部分。所以特意做了这个Q&A。

Placement new 可用于在分配的存储空间初始化对象，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,

Placement new

If placement_params are provided, they are passed to the allocation function as additional arguments. Such allocation functions are known as "placement new", after the standard allocation function void* operator new(std::size_t, void*), which simply returns its second argument unchanged. This is used to construct objects in allocated storage [...]

这意味着 new(p) vec_t{1, 2, 3} 只是 returns p，而 p = new(p) vec_t{1, 2, 3} 看起来是多余的。忽略 return 值真的可以吗？

Answer 1

忽略 return 值在迂腐和实践上都不行。

迂腐的观点

对于 p = new(p) T{...}，p 有资格作为指向由 new-expression 创建的对象的指针，这不适用于 new(p) T{...}，尽管值是一样的。在后一种情况下，它只能作为指向已分配存储的指针。

non-allocating 全局分配函数 return 它的参数没有隐含的副作用，但是 new-expression （放置与否）总是 return 指向它创建的对象，即使它碰巧使用了那个分配函数。

根据 cppref 对 delete-expression 的描述（强调我的）：

For the first (non-array) form, expression must be a pointer to a object type or a class type contextually implicitly convertible to such pointer, and its value must be either null or pointer to a non-array object created by a new-expression, or a pointer to a base subobject of a non-array object created by a new-expression. If expression is anything else, including if it is a pointer obtained by the array form of new-expression, the behavior is undefined.

未能 p = new(p) T{...} 因此会导致 delete p 未定义的行为。

从实用的角度来说

从技术上讲，如果没有 p = new(p) T{...}，p 不会指向 newly-initialized T，尽管值（内存地址）是相同的。因此，编译器可能会假设 p 仍然指的是在放置 new 之前存在的 T。考虑代码

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

甚至在 (2) 之后，编译器可能会假设 p 仍然引用在 (1) 处初始化的旧值，并因此做出不正确的优化。例如，如果 T 有一个 const 成员，编译器可能会将它的值缓存在 (1) 并且即使在 (2).

之后仍然使用它

p = new(p) T{...} 有效地禁止了这种假设。另一种方法是使用 std::launder()，但将 placement new 的 return 值分配回 p.

会更简单、更清晰

你可以做些什么来避免陷阱

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 起可用 std::is_aggregate，可以通过根据 T 是否为聚合类型自动在 () 和 {} 语法之间选择来改进解决方案。

初始化对象时是否可以丢弃 placement new return 值

Is it OK to discard placement new return value when initializing objects

c++

initialization

placement-new

compiler-optimization