通过placement-new手动构造一个平凡的基类

Question

小心，我们正在绕过巨龙的巢穴。

考虑以下两个类：

struct Base {
    std::string const *str;
};

struct Foo : Base {
    Foo() { std::cout << *str << "\n"; }
};

如您所见，我正在访问一个未初始化的指针。还是我？

假设我只使用 trivial 的 Base 类，只不过是（可能嵌套的）指针包。

static_assert(std::is_trivial<Base>{}, "!");

我想分三步构造Foo：

1. 为Foo分配原始存储

2. 通过placement-new初始化一个适当放置的Base子对象

3. 通过placement-new构造Foo。

我的实现如下：

std::unique_ptr<Foo> makeFooWithBase(std::string const &str) {

    static_assert(std::is_trivial<Base>{}, "!");

    // (1)
    auto storage = std::make_unique<
        std::aligned_storage_t<sizeof(Foo), alignof(Foo)>
    >();

    Foo * const object = reinterpret_cast<Foo *>(storage.get());
    Base * const base = object;

    // (2)
    new (base) Base{&str};

    // (3)
    new (object) Foo(); 

    storage.release();
    return std::unique_ptr<Foo>{object};
}

由于Base是微不足道的，我的理解是：

• 跳过在(2) 构造的Base 的微不足道的析构函数很好；

• 作为Foo(3) 的一部分构造的Base 子对象的普通默认构造函数什么都不做；

所以Foo 收到了一个初始化的指针，一切都很好。

当然，这就是实际发生的情况，即使在 -O3 (see for yourself!) 时也是如此。
但是这样安全吗，还是有一天被龙抢过来吃掉我？

Answer 1

这似乎被标准明确禁止。 结束一个对象的生命周期，并开始一个新的对象 明确允许在同一位置的生命周期， 除非它是一个基类：

§3.8 对象生命周期

§3.8.7 - 如果在对象的生命周期结束之后并且在存储之前 被占用的对象被重用或释放，一个新的对象是 在原始对象占用的存储位置创建，a 指向原始对象的指针，引用的引用 到原始对象，或者原始对象的名称将 自动引用新对象，并且一旦生命周期 新对象已启动，可用于操作新对象，如果：

• 新对象的存储正好覆盖存储位置 原始对象占据了哪个位置，并且

• 新对象属于 与原始对象相同的类型（忽略顶层 cv 限定符）和

• [snip] 和

• 原始对象是 T 类型的最衍生对象 (1.8)，并且 新对象是 T 类型的派生最多的对象（也就是说，它们不是 基类子对象）。