c++ - 可以使用placement-new 和vector::data() 替换 vector 中的元素吗？

Question

关于替换不可赋值的 vector 元素存在两个问题:

• C++ Use Unassignable Objects in Vector
• How to push_back without operator=() for const members?

一个对象不可赋值的一个典型原因是它的类定义包含 const 成员，因此它的 operator= 被删除了。

std::vector 要求其元素类型是可分配的。事实上，至少使用 GCC，既不是直接赋值 (vec[i] = x;)，也不是 erase() 和 insert()< 的组合 当对象不可分配时替换元素有效。

可以像下面这样使用 vector::data()、直接元素销毁和使用复制构造函数放置 new 的函数来替换元素而不会导致未定义的行为吗？

template <typename T>
inline void replace(std::vector<T> &vec, const size_t pos, const T& src)
{
  T *p = vec.data() + pos;
  p->~T();
  new (p) T(src);
}

下面是一个正在使用的函数示例。这在 GCC 4.7 中编译并且似乎可以工作。

struct A
{
  const int _i;
  A(const int &i):_i(i) {}
};

int main() {
  std::vector<A> vec;
  A c1(1);
  A c2(2);

  vec.push_back(c1);
  std::cout << vec[0]._i << std::endl;

  /* To replace the element in the vector
     we cannot use this: */
  //vec[0] = c2;

  /* Nor this: */
  //vec.erase(begin(vec));
  //vec.insert(begin(vec),c2);

  /* But this we can: */
  replace(vec,0,c2);
  std::cout << vec[0]._i << std::endl;

  return 0;
}

Answer 1

这是非法的，因为 3.8p7 描述了使用析构函数调用和放置 new 来重新创建对象，指定了对数据成员类型的限制:

3.8 Object lifetime [basic.life]

7 - If, after the lifetime of an object has ended and before the storage which the object occupied is reused or released, a new object is created at the storage location which the original object occupied, a pointer that pointed to the original object [...] can be used to manipulate the new object, if: [...]
— the type of the original object [...] does not contain any non-static data member whose type is const-qualified or a reference type [...]

因此，由于您的对象包含一个 const 数据成员，在析构函数调用和放置 new 之后， vector 的内部 data 指针在用于引用第一个元素时变得无效；我认为任何明智的阅读都会得出结论，这同样适用于其他元素。

这样做的理由是优化器有权假设 const 和引用数据成员没有分别修改或重新安装:

struct A { const int i; int &j; };
int foo() {
    int x = 5;
    std::vector<A> v{{4, x}};
    bar(v);                      // opaque
    return v[0].i + v[0].j;      // optimised to `return 9;`
}