std::byte 可以代替 std::aligned_storage 吗？

Question

C++17 引入了一种新类型 ，std::byte所以现在我们终于有了一个一等公民类型来表示内存中的字节。除了标准中的新奇之外，对象创建、生命的开始和结束、别名等的 C++ 规则在大多数情况下都相当复杂且不直观，所以每当我觉得std::byte是正确的工具时，我也会感到紧张和不愿使用它，因为害怕无意中召唤出未定义行为炎魔。

一种这样的情况是用于放置 new 的缓冲区：

#include <memory>
#include <cstddef>
#include <type_traits>

struct X { double dummy[4]; char c; };

auto t1()
{
    // the old way

    std::aligned_storage_t<sizeof(X)> buffer;
    X* x = new (&buffer) X{};

    x->~X();
}

auto t2()
{
    // the new way?

    std::byte buffer[sizeof(X)];
    X* x = new (&buffer) X{};

    x->~X();
}

是t2完全安全和等效的t1?

针对对齐问题，如何处理：

auto t3()
{
    alignas(X) std::byte buffer[sizeof(X)];

    X* x = new (&buffer) X{};
    x->~X();
}

Answer 1

是t2完全安全和等效的t1?

不。事实上，两者都不好。

t2不好的原因是NathanOliver指出：它未对齐。你需要写：

alignas(X) std::byte storage[sizeof(X)];

t1也有这个问题，因为你几乎肯定想写aligned_storage_t<sizeof(X), alignof(X)>而不仅仅是aligned_storage_t<sizeof(X)>. 如果X过度对齐，你会在这里失去它。如果X只是大但没有对齐要求，您最终会得到一个相对过度对齐的存储。

t1也有一个特别奇怪的原因：aligned_storage不能完全保证你认为它保证的东西。特别是，它保证 anX可以适合aligned_storage<sizeof(X)>，但不保证它可以完全适合。该规范是简单的：

成员 typedeftype应该是一个普通的标准布局类型，适合用作任何大小至多Len为 Align 的除数的对象的未初始化存储。

也就是说，aligned_storage<16>::type保证至少为 16 个字节，但符合要求的实现可以轻松地为您提供 32. 或 4K。那除了aligned_storage<16>意外使用而不是aligned_storage_t<16>.

这就是P1413作为论文存在的原因：aligned_storage有点糟糕。

所以真正的答案实际上只是写一些像 libstdc++ 的东西__aligned_membuf：

template <typename T>
struct storage_for {
    alignas(T) std::byte data[sizeof(T)];

    // some useful constructors and stuff, probably some getter
    // that gives you a T* or a T const*
};

Answer 2

完全t2安全并且等同于t1?

不会。 std::aligned_storage创建与放置在其中的对象适当对齐的存储。 std::byte buffer[sizeof(X)]虽然尺寸正确，但对齐方式为std::byte. 这通常不会与您放置在其中的类型具有相同的对齐方式，因为它的对齐方式为1.

对于 C++ 虚拟机而言，这不是问题，但在现实世界中，这可能会导致严重的性能损失，甚至导致程序崩溃。

如果您想要适当对齐的存储，请使用std::aligned_storage查看巴里的答案