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c++ - 将 operator new(sizeof(T) * N) 返回的内存视为数组

coder 2023-11-15 原文

在 C 语言中，可以使用 malloc(sizeof(T) * N) 分配动态数组，然后使用指针算法获取此动态数组中 i 偏移处的元素。

在 C++ 中，可以使用 operator new() 以与 malloc() 相同的方式进行类似操作，然后放置 new(例如，可以查看 item 的解决方案13 在 Herb Sutter 的书“Exceptional C++: 47 engineering puzzles, programming problems, and solutions”中)。如果您没有，此问题的解决方案摘要将是:

T* storage = operator new(sizeof(T)*size);

// insert element    
T* p = storage + i;
new (p) T(element);

// get element
T* element = storage[i];

对我来说，这看起来是合法的，因为我要求有足够的内存来容纳 N 个大小为 sizeof(T) 的对齐元素。由于 sizeof(T) 应该返回对齐的元素的大小，并且它们一个接一个地放置在一 block 内存中，因此在这里使用指针算法是可以的。

然而，我随后被指向如下链接:http://eel.is/c++draft/expr.add#4或 http://eel.is/c++draft/intro.object#def:object并声称在 C++ 中 operator new() 不返回数组对象，因此对它返回的内容进行指针运算并将其用作数组是未定义的行为，这与 ANSI C 不同。

我不太擅长这么低级的东西，我真的想通过阅读这篇文章来理解:https://www.ibm.com/developerworks/library/pa-dalign/或者这个:http://jrruethe.github.io/blog/2015/08/23/placement-new/但我还是不明白 Sutter 是否完全错了？

我明白 alignas 在以下结构中有意义:

alignas(double) char array[sizeof(double)];

(c) http://georgeflanagin.com/alignas.php

如果数组似乎不在 double 的边界内(可能在以 2 字节读取处理器运行的结构中跟随 char)。

但这是不同的 - 我已经从堆/空闲存储请求内存，特别是请求 operator new 返回内存，该内存将保存与 sizeof(T) 对齐的元素。

总结以防万一这是 TL;DR:

  • 是否可以在 C++ 中对动态数组使用 malloc()？
  • 是否可以在没有 alignas 关键字的旧 C++ 中对动态数组使用 operator new() 和 placement new？
  • 指针算术在 operator new() 返回的内存上使用时是否有未定义的行为？
  • Sutter 是否在建议可能会在某些古董机器上崩溃的代码？

抱歉，如果这很愚蠢。

最佳答案

分配内存的指针运算问题，如您的示例所示:

T* storage = static_cast<T*>(operator new(sizeof(T)*size));
// ...
T* p = storage + i;  // precondition: 0 <= i < size
new (p) T(element);

技术上未定义的行为早已为人所知。这意味着 std::vector 不能纯粹作为一个库以定义明确的行为来实现，而是需要来自实现的额外保证，而不是标准中的保证。

让 std::vector 无法实现绝对不是标准委员会的意图。当然，萨特是对的，这样的代码旨在定义良好。标准的措辞需要反射(reflect)这一点。

P0593是一个建议，如果被接受到标准中，也许能够解决这个问题。同时，像上面这样继续写代码就可以了；没有主要的编译器会将其视为 UB。

编辑: 正如评论中所指出的，我应该声明当我说 storage + i 将在 P0593 下明确定义时，我假设元素 storage[0], storage[1], ..., storage[i-1] 已经构建。尽管我不确定我对 P0593 的理解是否足以得出这样的结论，即它不会也涵盖那些元素尚未已经构建的情况。

关于c++ - 将 operator new(sizeof(T) * N) 返回的内存视为数组，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/53451770/

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