`std::launder` 如何解决有关 C 中内存初始化和生命周期的编译器假设？

std::launder：C 优化的内存清洗

最近引入的函数模板 std::launder 旨在解决C 与内存初始化和生存期相关。为了充分理解其目的，让我们深入研究该语言中内存管理的复杂性。

问题：持久编译器假设

考虑以下代码：

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 的第一个成员。由于 n 是常量，编译器假定 u.x.n 始终为 1。但是，请考虑以下事项：

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

此代码合法地在 u.x 的存储中创建一个新对象。它的n成员被设置为2，违反了编译器之前的假设。

问题：生命周期和优化

根据C标准，访问一个新的如果旧对象有常量成员或者新对象的类型是，则禁止通过变量/指针/引用旧对象创建对象不同。

此限制允许编译器根据内存内容的假设进行优化。但是，当这些假设被打破时，可能会发生未定义的行为。

std::launder：打破编译器假设

std::launder 通过以下方式提供了此问题的解决方案： “洗”记忆。它有效地告诉编译器忽略先前有关内存位置的假设，强制它将其视为新分配的内存。

在前面的示例中，这将允许我们正确访问 u.x.n：

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

此外，当类型改变时，std::launder 可以通过指向旧对象的指针来方便地访问新创建的对象。不同：

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

结论

std::launder 是一个强大的工具，它允许程序员打破持久的编译器假设，从而实现原本会被生命周期阻止的优化和打字限制。通过利用内存清洗，std::launder 确保以灵活且定义明确的方式处理关键内存内容，从而增强 C 代码的安全性和效率。

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