std::optional 值的地址是否稳定？答案

【问题标题】：Is the address of a std::optional's value stable?std::optional 值的地址是否稳定？
【发布时间】：2018-02-03 19:11:54
【问题描述】：

假设我有一个std::optional<T>。我多次重置并分配该值。对于给定的可选项，值的地址（如果存在）是否始终相同？

换句话说：

#include <cassert>
#include <optional>
#include <string>

template<typename T>
auto test()
{
    auto opt = std::optional<T>{T{}};
    auto* ptr = &*opt;

    opt.reset();
    opt = T{};

    assert(ptr == &*opt); // Can this assert fail?
}

int main()
{
    test<int>();
    test<double>();
    test<std::string>();
    // ...
}

标准是否保证值地址的稳定性？

【问题讨论】：

标准相关部分：eel.is/c++draft/optional
我没有看到任何需要对象保持在同一位置的东西，也就是说，似乎符合要求的实现可能具有sizeof(std::optional<T>) >= 2*sizeof(T) 并移动对象的位置。但是没有一个理智的实现会这样做
@Justin 感谢您的链接！实际上，我想在某处存储指向该值的指针（C 库需要我的值的地址）。当 C 库访问指针时，我可以确保可选项确实具有价值。 “没有理智的实施”说得很好:-)
这不是在对象的生命周期结束后检查其地址吗？
@krzaq 允许：en.cppreference.com/w/cpp/language/lifetime#Storage_reuse

标签： c++ language-lawyer std c++17

【解决方案1】：

标准是否保证值地址的稳定性？

在我看来，地址是否稳定是未指定。

正式地，标准只保证std::optional中包含的对象没有动态分配，并且包含对象存储为std::optional的一部分：

23.6.3 类模板可选[optional.optional]

任何给定时间的 optional 实例要么包含一个值或不包含值。当可选的实例包含一个值，它意味着一个 T 类型的对象，称为可选对象的包含值，在存储中分配可选对象。不允许使用实现额外的存储，例如动态内存，以分配其包含的价值。包含的值应分配在为 T 类型适当对齐的可选存储。 type optional 是根据上下文转换为 bool 的，转换如果对象包含值，则返回 true；否则转换返回 false。

实际的存储机制是由特定的实现定义的，因此，地址可能会改变。

然而，在实践中，实现将使用类似aligned_storage（参见boost implementation）或union（如gcc does）和保持包含对象的地址不变。

【讨论】：

顺便说一句，由于std::optional 的constexpr 要求，union 是唯一可能的实现（当然，除非有魔法）。