可以使用放置“新”来更改“常量”数据吗？

Question

[这是can memcpy() be used to change “const” member data?的后续行动。而Idiomatic Way to declare C++ Immutable Classes 确实解决了这个问题，尤其是this 回答“在围绕不可变数据设计的语言中，它会知道它可以“移动”您的数据，尽管它的（逻辑）不变性。 ]

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给定一个struct 和const 成员

struct point2d { const int x; const int y; }; // can't change to remove "const"

持有指向point2d 的指针的类可以指向具有不同值的新point2d 实例。

struct Bar
{
    std::unique_ptr<point2d> pPt_{ new point2d{ 0, 0 } };
    const point2d& pt() const {
        return *pPt_;
    }

    void move_x(int value) {
        pPt_.reset(new point2d{ pt().x + value, pt().y });
    }
};

Bar 的客户见：

   Bar bar; // (0, 0)
   bar.move_x(3141); // (3141, 0)

point2d 和 Bar 都按预期工作；是的，point2d 是完全不可变的。

但是，我真的很想要Bar 的不同实现，它将point2d 实例存储为成员数据。有什么办法可以做到这一点？使用放置new 应该会导致undefined behavior（见评论）。

#include <new>
struct Baz
{
    point2d pt{ 0, 0 };

    void move_x(int value) {
        // ** is this undefined behavior ? **
        new (&pt) point2d { pt.x + value, pt.y };
    }
};

不是否直接使用point2d 作为成员数据来解决（潜在？）未定义行为？

struct Blarf
{
    unsigned char pt_[sizeof(point2d)];
    const point2d& pt() const {
        return *reinterpret_cast<const point2d*>(pt_);
    }

    Blarf() {
        new (&pt_) point2d{ 0, 0 };
    }

    void move_x(int value) {
        new (&pt_) point2d{ pt().x + value, pt().y };
    }
};

哪个是正确的？只是Blarf？还是Baz 也可以？或者两者都不是，唯一的解决方案是Bar?

Answer 1

您可以在对象的生命周期结束后重用存储。生命周期以析构函数调用结束。这在技术上没有任何问题。

在对象的生命周期结束后使用对象，正如所提供的示例代码在我写这个答案时在

pt.~point2d();
new (&pt) point2d { pt.x + value, pt.y };

是未定义的行为。

如果您坚持使用带有const 字段的点类，您可以像这样解决这个问题：

void move_x( int const value )
{
     auto const old_pt = pt;
     pt.~point2d();
     ::new (&pt) point2d { old_pt.x + value, old_pt.y };
}

这可能让人觉得不必要的复杂性和可能的​​微效率低下，但实际上，不必要的复杂性是点类。