memcpy 是可简单复制的类型构造还是赋值？

Question

假设您有一个T 类型的对象和一个适当对齐的内存缓冲区alignas(T) unsigned char[sizeof(T)]。如果您使用std::memcpy 将T 类型的对象复制到unsigned char 数组中，这算作复制构造还是复制赋值？

如果一个类型是普通可复制但不是标准布局，那么可以想象这样的类：

struct Meow
{
    int x;
protected: // different access-specifier means not standard-layout
    int y;
};

可以这样实现，因为编译器不会被强制使用标准布局：

struct Meow_internal
{
private:
    ptrdiff_t x_offset;
    ptrdiff_t y_offset;
    unsigned char buffer[sizeof(int) * 2 + ANY_CONSTANT];
};

编译器可以将 Meow 的 x 和 y 存储在 buffer 的任何部分的缓冲区中，甚至可能在 buffer 内的随机偏移处，只要它们正确对齐并且不重叠。如果编译器愿意，x 和 y 的偏移量甚至可以随每个构造随机变化。 （如果编译器愿意，x 可以在 y 之后使用，因为标准只要求相同访问说明符的成员按顺序排列，而 x 和 y 具有不同的访问说明符。）

这将满足可简单复制的要求； memcpy 将复制隐藏的偏移量字段，因此新副本将起作用。但有些事情是行不通的。例如，在 memcpy 上持有指向 x 的指针会中断：

Meow a;
a.x = 2;
a.y = 4;
int *px = &a.x;

Meow b;
b.x = 3;
b.y = 9;
std::memcpy(&a, &b, sizeof(a));

++*px; // kaboom

但是，真的允许编译器以这种方式实现一个可简单复制的类吗？仅当 a.x 的生命周期结束时，取消引用 px 才应该是未定义的行为。有吗？ N3797 标准草案的相关部分在这个主题上不是很清楚。这是[basic.life]/1部分：

对象的生命周期是对象的运行时属性。一个 如果对象属于一个类，则称该对象具有非平凡的初始化 或聚合类型，并且它或其成员之一由 构造函数而不是普通的默认构造函数。 [ 注意： 由平凡的复制/移动构造函数初始化是不平凡的 初始化。 — 结束说明 ] T 类型对象的生命周期 开始时间：

• 获得了与T 类型正确对齐和大小的存储，并且
• 如果对象有非平凡的初始化，它的初始化就完成了。

T 类型对象的生命周期结束于：

• 如果 T 是具有非平凡析构函数 ([class.dtor]) 的类类型，则析构函数调用开始，或者
• 对象占用的存储空间被重用或释放。

这是[basic.types]/3：

对于平凡的任何对象（基类子对象除外） 可复制类型T，对象是否拥有有效值 键入T，构成底层字节（[intro.memory]） 对象可以复制到char 或unsigned char 的数组中。如果 char 或 unsigned char 数组的内容被复制回来 进入该对象，该对象随后应保持其原始 价值。 示例省略

那么问题就变成了，memcpy 是否覆盖了可简单复制的类实例“复制构造”或“复制分配”？问题的答案似乎决定了Meow_internal 是否是编译器实现可简单复制的类Meow 的有效方式。

如果memcpy 是“复制构造”，那么答案是Meow_internal 有效，因为复制构造正在重用内存。如果memcpy 是“复制赋值”，那么答案是Meow_internal 不是一个有效的实现，因为赋值不会使指向类的实例化成员的指针无效。如果memcpy 两者都是，我不知道答案是什么。

Answer 1

我很清楚，使用std::memcpy 既不会导致构造也不会分配。这不是构造，因为不会调用构造函数。也不是赋值，因为不会调用赋值运算符。鉴于一个可简单复制的对象具有简单的析构函数、（复制/移动）构造函数和（复制/移动）赋值运算符，这一点是没有实际意义的。

您似乎引用了 §3.9 [basic.types] 中的 ¶2。在 ¶3 中，它指出：

对于任何可简单复制的类型T，如果指向T 的两个指针指向不同的T 对象obj1 和obj2，其中obj1 和obj2 都不是基类子对象，如果构成 obj1 的底层字节 (1.7) 被复制到 obj2，⁴¹obj2 随后将保持与 obj1 相同的值。 [ 示例：
T* t1p;
T* t2p;
// 前提是 t2p 指向一个已初始化的对象...
std::memcpy(t1p, t2p, sizeof(T));
// 此时，每个可复制类型的子对象都在 *t1p 包含
// 与相应子对象中的值相同 *t2p
—结束示例]
_{41) 通过使用，例如，库函数 (17.6.1.2) std::memcpy 或 std::memmove。}

显然，旨在允许*t1p 以各种方式使用*t2p 的标准将是。

继续到¶4：

T 类型对象的对象表示是T 类型对象占用的 N 个 unsigned char 对象的序列，其中 N 等于sizeof(T)。对象的值表示是一组保存T 类型值的位。对于普通可复制类型，值表示是对象表示中确定值的一组位，该值是实现定义的一组值的一个离散元素。⁴²
_{42) 意图是 C++ 的内存模型与 ISO/IEC 9899 编程语言 C 的内存模型兼容。}

在两个定义的术语前面使用单词 the 意味着任何给定类型只有 一个 对象表示，并且给定对象只有 一个 值表示。您假设的变形内部类型不应该存在。脚注清楚地表明，其目的是让普通可复制类型具有与 C 兼容的内存布局。期望即使是具有非标准布局的对象，复制它仍然可以使其可用。

Answer 2

在同一个草稿中，您还可以找到以下文字，直接跟在您引用的文字后面：

对于任何可简单复制的类型T，如果指向T 的两个指针指向不同的T 对象obj1 和obj2，其中 如果复制了构成obj1 的底层字节（1.7），则obj1 和obj2 都不是基类子对象 进入obj2，obj2 应随后保持与obj1 相同的值。

请注意，这是关于 obj2 值的更改，而不是销毁对象 obj2 并在其位置创建一个新对象。由于不是对象，而只是其值被更改，因此对其成员的任何指针或引用都应保持有效。