c++ - 替换子对象的存储期限

Question

关于下面的代码

int main()
{
    struct S { int i; } s { 42 };
    new (&s.i) int { 43 };
}

[basic.stc]/2说

The dynamic storage duration is associated with objects created by a new-expression.

There is similar question同意新放置的位置将创建具有动态存储持续时间的对象。因为没有其他措辞可以适用于该问题中的示例。

这是一个精心设计的示例，其中有措辞说出一些有趣的东西。 [basic.stc.inherit]/1说:

The storage duration of subobjects and reference members is that of their complete object

和 [intro.object]/2保证创建的 int对象是 s的子对象:

If an object is created in storage associated with a member subobject or array element e (which may or may not be within its lifetime), the created object is a subobject of e's containing object if:
(requirements are satisfied, I won't copy them here)

那么，新创建的 int对象具有哪个存储期限？动态还是自动？

Answer 1

这个问题很有趣。的确，有关动态存储持续时间和new表达式的措辞不排除新的放置位置。

该表述含糊不清是由需要处理的多种情况引起的:

int main()
{
    struct Simple { int i; } s { 42 };
    new (&s.i) int { 43 };   // the lifecyle of the newly created object 
                             // will auto, since Simple will be destroyed when
                             // going out of scope
    struct Complex { char s[256]; } c; 
    Simple *p = new (&c.s) Simple;  // the lifecycle of the newly created object 
                            // is dynamic.  You'll need to delete it in time. 
                            // because compiler doesn't know about its true nature
                            // and memory will be lost when going out of scope
}   

幸运的是，该标准足够精确，因此，如果您提供正确的代码(即没有UB)，则每个编译器都会产生相同的结果。

实际上，动态创建对象(放置新对象)并不一定意味着对象生命周期与创建对象的范围无关。但是，您需要确保在适当的时候销毁对象，因此将其视为动态存储持续时间。

这里的关键是分配。只有内存分配才能使对象持续时间真正独立于创建对象的范围。这是在标准中表达的，但可能不尽如人意。让我们从 basic.stc/2 中的full子句开始:

Static, thread, and automatic storage durations are associated with objects introduced by declarations and implicitly created by the implementation. The dynamic storage duration is associated with objects created by a new-expression.

在这里，我将理解，只有在第一句尚未涵盖该对象的情况下，最后一句才适用。但这是目前的个人解释。因此，唯一可以确定的是，如果出现重叠，则需要格外小心。

因此，让我们更仔细地看看 动态存储持续时间[basic.stc.dynamic] / 1

Objects can be created dynamically during program execution (...). A C++ implementation provides access to, and management of, dynamic storage via the global allocation functions operator new and operator new[] and the global deallocation functions operator delete and operator delete[]. [ Note: The non-allocating forms described in 21.6.2.3 do not perform allocation or deallocation. — end note ]

第二句话清楚地表明，动态存储意味着分配。接下来是一个有趣的注释，该注释恰好指向 [new.delete.placement] / 1 一章:

These functions are reserved; a C++ program may not define functions that displace the versions in the C++ standard library. The provisions of 6.7.4 do not apply to these reserved placement forms of operator new and operator delete.

6.7.4节是 basic.stc.dynamic 部分。这意味着用于新放置的特殊分配不会创建动态存储。

动态存储和动态存储持续时间不是一个事实，并且同一件事使整个内容难以表达:

动态存储持续时间意味着您必须注意对象生命周期并在必要时删除

动态存储意味着对存储持续时间没有限制。

在动态存储(尤其是在自动存储位置)之外的其他位置创建动态存储持续时间对象需要格外小心，因为您需要确保在可用存储时将其销毁。如果仅在新放置位置中用相同类型的对象替换一个对象，则将受益于离开范围时将销毁该对象的代码。但是在任何其他情况下，您都需要保重。

这是一个 online demo ，用于新放置和销毁，并查看当封闭对象超出范围时会发生什么。它使用了 Tracer类，该类将比 int更好地突出显示不同的情况(包括在调用新的展示位置之前删除先前的对象)。

结论:我认为，在具有如此悠久的历史和如此众多的贡献者的任何标准中，都无法避免某些歧义和循环性。但是在这种情况下，您可以看到问题本身具有您最初期望的更多方面。