使用 std::array 作为存储会调用 UB 吗？

Question

std::array<std::byte, N> storage分配一些内存可以用作存储吗？例如，a.data()即使分配对象的生命周期与 无关，在 上调用placement-new 是否安全std::array？

std::aligned_storage_t在 C++23 中被弃用的原因是，它的 UB 植根于其设计（并且 API 很差，但在这个问题中并非如此），虽然它非常接近 的用例std::array，所以是否强制使用C 风格的数组std::byte storage[N]作为内存分配的存储，不是std::array（甚至可能std::vector）。

Answer 1

问题std::aligned_storage_t是，当您开始新对象的生命周期时，该std::aligned_storage_t对象的生命周期就结束了。[基本生活]p1：

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o类型的对象的生命周期T在以下情况结束：

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• [...]
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• he 对象占用的存储空间 [...] 被未嵌套在o中的对象重用。
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因此，如果您要使用std::arrayas ，就好像它是一样std::aligned_storage_t，您将无法调用数组的任何成员函数，因为数组的生命周期将结束：

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alignas(T) std::array<std::byte, sizeof(T)> arr;\nT* ptr = std::construct_at(reinterpret_cast<T*>(&arr), ...);\n// Lifetime of `arr` ends\n// arr.data();  // UB: lifetime of `std::array` has ended\n

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但是，由于您使用.data()的指针std::array，因此生命周期不会结束，因为该成员std::byte[N]将为新对象[intro.object]p3提供存储：

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如果在与 N \xe2\x80\x9d 类型的 \xe2\x80\x9carray 或 Nunsigned char \xe2\x80\x9d 类型的 \xe2\x80\x9carray 的另一个对象 e 关联的存储中创建完整的对象，则该数组提供存储对于创建的对象如果 [...] std\xe2\x80\x8b::\xe2\x80\x8bbyte

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并通过[intro.object]p4：

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如果满足以下条件，则对象a嵌套在另一个对象b中：

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• a是b的子对象，或者
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• b为a提供存储，或
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• 存在一个对象c，其中a嵌套在c中，而c嵌套在b中。
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因此，用bstd::byte[N] =的成员arr和c = 新构造的对象实例化第二个选项，用c = 成员std::byte[N]和a = 新构造的对象和b =std::array<std::byte, N>对象实例化第三个选项。新构造的对象嵌套在std::array.

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因此它可以像使用对象一样使用std::byte[N]（std::array<std::byte, N>即为嵌套在 array/ 中的新对象提供存储std::array）：

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alignas(T) std::array<std::byte, sizeof(T)> arr;\nT* ptr = std::construct_at(reinterpret_cast<T*>(arr.data()), ...);\n// Lifetime of `arr` continues: The array provides storage for the `T` object.\nfor (std::byte repr : arr) {\n    // bytes of the object representation of `*ptr`\n}\nT* ptr2 = std::launder(reinterpret_cast<T*>(arr.data());  // Points to the same object as `*ptr`\n

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