c++ - std::unitialized_copy 是否有未定义的行为？

Question

为类类型 T 的对象构造缓冲区(例如环形缓冲区)时的一个常见习惯用法是使用从 std::malloc() 或 operator new() 获得的内存地址初始化 T* 对象，然后在该缓冲区使用placement new 按需使用，使用T 指针上的指针算术遍历内存块。

虽然似乎不太可能有任何编译器无法使用它(它确实适用于 g++ 和 clang++)，但在我看来，严格来说这可能具有未定义的行为。这是因为 C++17 的 §8.7/4 似乎只允许对数组进行指针运算，并且 malloc、operator new 或 operator new[] 返回的内存块不是数组——据我所知，只有 new[ ] 表达式可以在动态内存中创建一个数组，从而在构造点将其完全初始化。

这也让我想到 std::uninitialized_copy 的引用实现对于动态分配的未初始化内存具有未定义的行为，因为它在 C++17 的 §23.10.10.4/1 中的引用实现在目标迭代器上使用指针算术，这将在这里做一个指针。

如果未初始化的内存是非动态获得的，例如使用 C++17 的 §4.5/3 所允许的 unsigned char 或 std::byte 的对齐数组，则可以说这同样适用于 std::uninitialized_copy，因为在§8.7/4 暗示执行算术的目标指针类型应该是数组元素类型(unsigned char 或 std::byte)，而不是使用placement new 在其中构造的类型。

这似乎令人惊讶。谁能指出这个推理中的缺陷(如果有的话)。

Answer 1

是的，从 malloc 返回的指针的指针运算或 operator new如果没有先前的数组放置新(它本身不能可靠地完成)，则具有未定义的行为，使用 std::unintialized_copy 也是如此在它上面，它被定义为表现得好像这个指针算术已经完成了。

您能做的最好的事情是创建一个 std::byte (或 unsigned char )数组作为存储，直接使用 new[] ，然后将新的单个对象放置到该存储数组中，这将使这些对象嵌套在缓冲区数组中。

存储数组上的指针算法是明确定义的，因此您可以使用 std::launder 访问指向存储数组中单个对象位置的指针。或者通过使用从placement-new 返回的指针，您可以获得指向嵌套对象的指针。即使这样，您也无法对指向嵌套对象的指针使用指针算术，因为它们不会形成数组。

见论文P0593R5Implicit creation of objects for low-level object manipulation有关这种令人惊讶的未定义行为的更多示例以及在 future 对其进行定义的建议。