将 int 放入 char 数组中是否需要放置 new ？答案

【问题标题】：Is placement new legally required for putting an int into a char array?将 int 放入 char 数组中是否需要放置 new ？
【发布时间】：2017-01-12 23:08:12
【问题描述】：

由于 C++ 别名规则，您不能随意将 (一个 int*) 指向 char 数组，这似乎达成了一些共识。

从另一个问题——Generic char[] based storage and avoiding strict-aliasing related UB——看来，它似乎可以通过放置 new 来（重新）使用存储。

alignas(int) char buf[sizeof(int)];

void f() {
  // turn the memory into an int: (??) from the POV of the abstract machine!
  ::new (buf) int; // is this strictly required? (aside: it's obviously a no-op)

  // access storage:
  *((int*)buf) = 42; // for this discussion, just assume the cast itself yields the correct pointer value
}

那么，上面的 C++ 是否合法并且是真正需要的放置 new 以使其合法吗？

【问题讨论】：

相关：stackoverflow.com/questions/38862092/…
godbolt.org/g/k2nVI9
高度相关的潜在骗子：stackoverflow.com/questions/40873520/…
建议更改标题的措辞，以明确您的意思是通过 int 左值访问 char 数组。您可以通过其他方式将 int 放入 char 数组中，例如memcpy 进进出出。
在 C 中（在 C++ 中不确定）指向 char 的指针被排除在别名规则之外（即允许别名）。要反过来工作，您通常使用带有 int 和 char 成员的类型双关联。当然，剩下的问题是对齐，但我假设底层架构允许非对齐访问和/或指针正确对齐。

标签： c++ language-lawyer primitive-types strict-aliasing placement-new

【解决方案1】：

是的，new 的位置是必需的，否则你会违反严格的别名（分配是access）。

以上合法吗？几乎（尽管它几乎适用于所有实现）。您通过强制转换创建的指针不指向对象，因为（现在已销毁）数组和int 对象不是pointer-interconvertible；使用std::launder((int*)buf)，或者更好的是，使用位置new 的返回值。

【讨论】：

reinterpret_cast<int&>(buf) = 42 没有违反严格的别名，因为它以int 类型的左值访问新的int 对象。 Pointer-interconvertible 适用于将一个“活动”指针转换为另一个，而不是将“死”指向非对象的指针转换为活动指针。编辑：我不确定那里是否需要launder；据我所知，规则仍在不断变化。
@Potatoswatter 哪个新的 int 对象？我说的是没有事先放置 new 来创建任何此类对象的情况。在重新解释指针时，我读到了通常适用的指针互转换性。无论如何，op 使用强制转换创建的指针并不指向 P0137 定义的新对象，因此launder 应该是必要的。
@Potatoswatter 我认为这不对。分配从不创建对象，除非分配给非活动的联合成员，不是吗？
@curiousguy 代码通过reinterpret_cast 获得一个指针（间接通过C 风格转换）。此指针仅在对应的指针是指针可互转换的情况下才有效，如引用段落所述。
@curiousguy 你的 cmets 看起来很天真。优化通过对语言施加某些限制（转化为优化器的假设）来工作。如果优化器有一组简单的规则来确定例程可以访问哪些对象，哪些不能，它可以执行alias optimizations。

【解决方案2】：

*((int*)buf) = 42;

使用int 左值写入int，因此首先不存在别名问题。

【讨论】：

首先没有别名问题。 ...除了静态存储中的原始数组成员肯定是char类型。允许您将(unsigned char*) 指向任何其他对象的字节的严格别名异常只会继续存在；将int* 指向绝对是char 的对象并不合法。（如果这是匿名内存就好了，例如使用mmap 动态分配或返回void* 的东西，并且只能通过char* 和int* 访问。）