对齐存储和严格别名

Question

我目前正在使用aligned_storage 来实现类似于boost::optional 的“可选”类型。为了做到这一点，我有一个像这样的班级成员：

typename std::aligned_storage<sizeof(T), std::alignment_of<T>::value>::type t_;

我使用placement new 来创建对象，但是我没有将返回的指针存储在任何地方。相反，我在我的所有成员函数中访问对象的基础类型，就像这样（显然通过检查以确保对象有效，通过也存储在我的 Optional 类型中的布尔标志）：

T const* operator->() const {
    return static_cast<T const*>(static_cast<void const*>(&t_));
}

我的问题是这是否安全。我的理解是，我对放置 new 的使用改变了对象的“动态类型”，只要我继续使用该类型访问内存就可以了。但是，我不清楚我是否必须保留从新位置返回的指针，或者是否允许我在需要访问它时只转换为基础类型。我已经阅读了 C++11 标准的第 3.10 节，但是我的标准语不够流利，无法确定。

如果可能的话，如果你能在你的回答中参考标准，我会感觉更好（它有助于我晚上睡觉：P）。

Answer 1

ABICT 您的使用是安全的。

• T 类型对象的新位置将创建一个从传入地址开始的对象。

§5.3.4/10 说：

new-expression 将请求的空间量传递给 分配函数作为 std::size_t 类型的第一个参数。那 参数不得小于被创建对象的大小； 它可能大于正在创建的对象的大小，仅当 对象是一个数组。

对于非数组对象，分配的大小不能大于对象的大小，因此对象表示必须从分配的内存的开头开始才能适合。

Placement new 返回传入的指针（参见第 18.6.1.3/2 节）作为“分配”的结果，因此构造对象的对象表示将从该地址开始。

• static_cast<> 和 T* 类型和 void* 之间的隐式转换在指向对象的指针和指向其存储的指针之间转换，如果对象是完整的对象。

§4.10/2 说：

“指向 cv T 的指针”类型的纯右值，其中 T 是对象类型，可以是 转换为“指向 cv void 的指针”类型的纯右值。的结果 将“指向 cv T 的指针”转换为“指向 cv void 的指针”指向 类型 T 的对象所在的存储位置的开始，如 如果对象是 T 类型的最衍生对象 (1.8) [...]

这将隐式转换定义为按说明进行转换。进一步的 §5.2.9[expr.static.cast]/4 为显式转换定义了static_cast<>，其中存在隐式转换与隐式转换具有相同的效果：

否则，表达式e 可以显式转换为类型T 如果声明，则使用 static_cast<T>(e) 形式的 static_cast T t(e); 格式正确，对于某些发明的临时变量 t (8.5)。 这种显式转换的效果与执行 声明和初始化，然后使用临时 作为转换结果的变量。 [...]

对于逆 static_cast<>（从 void* 到 T*），§5.2.9/13 状态：

“指向 cv1 void 的指针”类型的纯右值可以转换为纯右值 类型为“指向 cv2 T”的指针，其中 T 是对象类型，而 cv2 是 与 cv1 相同的 cv 限定或更高的 cv 限定。 [...] 指向对象的类型指针值转换为“指向 cv void 的指针” 并返回，可能具有不同的 cv 资格，应具有其 原值。

因此，如果您有一个 void* 指向 T 对象的存储（这是由 T* 到对象的隐式转换所产生的指针值，那么该对象的 static_cast到T* 将产生一个指向该对象的有效指针。

回到你的问题，前面的几点暗示如果你有

typename std::aligned_storage<sizeof(T), std::alignment_of<T>::value>::type t_;
void * pvt_ = &t_;

T* pT = new (&t_) T(args...);
void * pvT = pT;

然后

• *pT 的存储正好覆盖t_ 的存储的第一个 size(T) 字节，因此pvT == pvt_
• pvt_ == static_cast<void*>(&t_)
• static_cast<T*>(pvT) == pT
• 综合起来产生static_cast<T*>(static_cast<void*>(&t_)) == pT