`std::launder` 如何解決有關 C 中記憶體初始化和生命週期的編譯器假設？

std::launder：C 最佳化的記憶體清洗

最近引入的函數模板std::launder 旨在解決C 與記憶體初始化和存活期相關。為了充分理解其目的，讓我們深入研究該語言中記憶體管理的複雜性。

問題：持久編譯器假設

考慮以下程式碼：

struct X { const int n; };
union U { X x; float f; };
...
U u = {{ 1 }};

聚合初始化使用{1} 初始化U 的第一個成員。由於 n 是常數，編譯器假定 u.x.n 始終為 1。但是，請考慮以下事項：

X *p = new (&u.x) X {2};

此程式碼合法地在 u.x 的儲存中建立一個新物件。它的n成員被設定為2，違反了編譯器之前的假設。

問題：生命週期與最佳化

根據C標準，存取一個新的如果舊物件有常數成員或新物件的型別是，則禁止透過變數/指標/引用舊物件創建物件不同。

此限制允許編譯器根據記憶體內容的假設進行最佳化。但是，當這些假設被打破時，可能會發生未定義的行為。

std::launder：打破編譯者假設

std::launder 透過以下方式提供了此問題的解決方案： 「洗」記憶。它有效地告訴編譯器忽略先前有關記憶體位置的假設，強制它將其視為新分配的記憶體。

在前面的範例中，這將允許我們正確存取u.x.n：

assert(*std::launder(&u.x.n) == 2); // True

此外，當類型變更時，std::launder 可以透過指向舊物件的指標來方便地存取新建立的物件。不同：

alignas(int) char data[sizeof(int)];
new(&data) int;
int *p = std::launder(reinterpret_cast<int*>(&amp;data));

結論

std::launder 是一個強大的工具，它允許程式設計師打破持久的編譯器假設，從而實現原本會被生命週期阻止的最佳化和打字限制。透過利用記憶體清洗，std::launder 確保以靈活且定義明確的方式處理關鍵記憶體內容，從而增強 C 程式碼的安全性和效率。

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