memset 和 std::complex<double> 的动态数组答案

【问题标题】：memset and a dynamic array of std::complex<double>memset 和 std::complex<double> 的动态数组
【发布时间】：2018-08-02 16:09:47
【问题描述】：

由于 std::complex 是一个非平凡的类型，使用 GCC 8.1.1 编译以下内容

complex<double>* z = new complex<double>[6];
memset(z,0,6*sizeof*z);
delete [] (z);`

产生警告

清除非平凡类型的对象

我的问题是，这样做真的有任何潜在的危害吗？

【问题讨论】：

你为什么认为你需要memset()呢？数组应该已经正确初始化。也最好简单地使用std::vector<complex<double>> z(6); 来实现你想要的。
我不会这样用。这只是一种引发警告的方式。
请注意，在这种情况下，memset 是完全多余的。 new complex<double>[6] 在数组的每个元素上调用std::complex<double> 的默认构造函数，这相当于将实部和虚部都归零。换句话说，memset 复制了作为new[] 调用的一部分所做的工作。
是的，看我上面的评论。

标签： c++ memset

【解决方案1】：

std::memset 的行为仅在它正在修改的指针是指向 TriviallyCopyable 类型的指针时才被定义。 std::complex 保证是 LiteralType，但据我所知，不保证是 TriviallyCopyable，这意味着 std::memset(z, 0, ...) 不可移植.

也就是说，std::complex 有一个array-compatibility guarantee，它表明std::complex<T> 的存储正好是两个连续的Ts，可以这样重新解释。这似乎表明std::memset 实际上很好，因为它将通过这种面向数组的访问进行访问。这也可能暗示std::complex<double> 是 TriviallyCopyable，但我无法确定。

如果您希望这样做，我建议您注意安全，static_asserting std::complex<double> 是 TriviallyCopyable：

static_assert(std::is_trivially_copyable<std::complex<double>>::value);

如果该断言成立，则可以保证memset 是安全的。

在任何一种情况下，使用std::fill 都是安全的：

std::fill(z, z + 6, std::complex<double>{});

它optimizes down 调用memset，尽管在它之前还有一些指令。我建议使用std::fill，除非您的基准测试和分析表明这些额外的指令会导致问题。

【讨论】：

它确实针对 GCC 和 clang 进行了优化，但当我在该页面上选择 X64 MSVC 时显然不是。

【解决方案2】：

永远，永远，永远memset 非 POD 类型。他们有构造函数是有原因的。仅仅在它们上面写一堆字节不太可能给出想要的结果（如果确实如此，那么类型本身的设计很糟糕，因为它们显然应该首先是 POD - 或者你只是不走运未定义的行为似乎在这种情况下工作 - 在您更改优化级别、编译器或平台（或月相）后，如果它不起作用，调试它会很有趣）。 p>

不要这样做。

【讨论】：

有趣的是std::complex<T> 可以合法地解释为T 与c[0] == c.real() 和c[1] == c.imag() 的数组。此外，std::complex<T> 的数组可以解释为实部和虚部交替的T 的数组。所以这个具体案例需要一些特殊的考虑
与@Justin 一起发表评论，因为这些要求很可能sizeof(std::complex<double>) 等于sizeof(double) * 2，如果是，则memset 没有理由成为问题。
@Justin 即使你可以在这种情况下做到这一点，为什么要冒险呢？尝试做这样的事情太脆弱且容易出错。而且它甚至可能不会以任何真正重要的方式更快。
@NathanOliver 不只是最有可能； sizeof(std::complex<double>) == sizeof(double) * 2 保证
@Zdenek Prusa 谁应该不编写编译器特定的代码。应该编写符合标准的代码，保证在不同的编译器中都能以相同的方式工作。

【解决方案3】：

这个问题的答案是，对于符合标准的std::complex，在new 之后不需要memset。

new complex<double>[6] 会将复合体初始化为(0, 0)，因为它调用了一个初始化为零的默认（非平凡）构造函数。（不幸的是，我认为这是一个错误。） https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/complex/complex

如果发布的代码只是new 和memset 之间缺少代码的示例，那么std::fill 将做正确的事情。（部分是因为特定的标准库实现在内部知道std::complex 是如何实现的。）

【讨论】：