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c++ - const 成员和赋值运算符。如何避免未定义的行为？

coder 2023-05-02 原文

我 answered关于std::vector of objects and const-correctness的问题，并收到有关未定义行为的评论。我不同意，因此我有一个问题。

考虑具有 const 成员的类:

class A { 
public: 
    const int c; // must not be modified! 
    A(int c) : c(c) {} 
    A(const A& copy) : c(copy.c) { }     
    // No assignment operator
};

我想要一个赋值运算符，但我不想使用 const_cast，就像答案之一中的以下代码一样:

A& operator=(const A& assign) 
{ 
    *const_cast<int*> (&c)= assign.c;  // very very bad, IMHO, it is undefined behavior
    return *this; 
}

我的解决办法是

// Custom-defined assignment operator
A& operator=(const A& right)  
{  
    if (this == &right) return *this;  

    // manually call the destructor of the old left-side object
    // (`this`) in the assignment operation to clean it up
    this->~A(); 
    // use "placement new" syntax to copy-construct a new `A` 
    // object from `right` into left (at address `this`)
    new (this) A(right); 
    return *this;  
}

我是否有未定义的行为 (UB)？

没有 UB 会有什么解决方案？

最佳答案

您的代码会导致未定义的行为。

不仅仅是“如果 A 用作基类和这个、那个或另一个，则未定义”。实际上未定义，总是。 return *this 已经是 UB，因为 this 不保证引用新对象。

具体来说，考虑 3.8/7:

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, a reference that referred to the original object, or the name of the original object will automatically refer to the new object and, once the lifetime of the new object has started, can be used to manipulate the new object, if:

...

— the type of the original object is not const-qualified, and, if a class type, does not contain any non-static data member whose type is const-qualified or a reference type,

现在，“在对象的生命周期结束之后，在对象占用的存储被重用或释放之前，在原始对象占用的存储位置创建一个新对象”正是您正在做的。

您的对象属于类类型，并且它确实包含一个类型为 const 限定的非静态数据成员。因此，在您的赋值运算符运行后，引用旧对象的指针、引用和名称​​不保证引用新对象并可以用来操作它。

作为可能出错的具体示例，请考虑:

A x(1);
B y(2);
std::cout << x.c << "\n";
x = y;
std::cout << x.c << "\n";

期待这个输出？

1
2

错了!您可能会得到该输出，但 const 成员是 3.8/7 中所述规则的异常(exception)的原因是编译器可以将 x.c 视为它声称的 const 对象。换句话说，允许编译器将这段代码视为:

A x(1);
B y(2);
int tmp = x.c
std::cout << tmp << "\n";
x = y;
std::cout << tmp << "\n";

因为(非正式地)const 对象不会改变它们的值。在优化涉及 const 对象的代码时，这种保证的潜在值(value)应该是显而易见的。如果有任何方法可以在不调用 UB 的情况下修改 x.c ，则必须删除此保证。所以，只要标准编写者完成了他们的工作而没有错误，就没有办法做你想做的事。

[*] 事实上，我对使用 this 作为放置 new 的参数有疑问 - 可能你应该先将它复制到 void* 并使用那。但我并不在意这是否具体是 UB，因为它不会将函数作为一个整体保存。

关于c++ - const 成员和赋值运算符。如何避免未定义的行为？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/4136156/

运算符未定codeconstobjectc++constantsundefined-behaviorassignment-operator

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