std::launder 可达性规则

Question

std：：launder 示例有以下代码块：

int x2[2][10];
auto p2 = std::launder(reinterpret_cast<int(*)[10]>(&x2[0][0])); 
// Undefined behavior: x2[1] would be reachable through the resulting pointer to x2[0]
// but is not reachable from the source

什么？std::aligned_storage的例子在我看来并非如此：

std::aligned_storage_t<sizeof(T), alignof(T)> data[N];
// Access an object in aligned storage
const T& operator[](std::size_t pos) const 
{
// Note: std::launder is needed after the change of object model in P0137R1
return *std::launder(reinterpret_cast<const T*>(&data[pos]));
}

这就是混淆的地方：&data[pos]只是&data[pos][0]，因为&p==&p[0]p是一个数组。

如果std::aligned_storage除了像alignas(T) std::byte[sizeof (T)];这样的东西之外几乎不能以任何其他方式实现，这怎么会没关系？结构中的数组是否以某种方式神奇地使其正常？为什么？

假设我有

template <typename T>
using uninitialized = alignas(T) std::byte[sizeof (T)];
constexpr auto N = 5;
uninitialized<int> array[N];
for (std::size_t i = 0; i < N; i++) {
new (&array[i]) int(i);
}

现在怎么办？不是任何演员都像

auto laundered_value_ptr = std::launder(reinterpret_cast<int*>(&array[i]));

与第一个例子相同？这个呢：

auto laundered_array_ptr = std::launder(reinterpret_cast<int*>(array));
laundered_array_ptr[0] = 9;
laundered_array_ptr[2] = 76;

如果我遵循，似乎没有办法正确使用此内存，因为使用std::byte(*)[sizeof (int)]意味着基本上可以访问它周围的任何东西，并且按照第一个示例，这个问题中写的所有内容也可能是 UB。

我用g++ -g -O0 -Wextra -Wall -Wpedantic -std=c++20 -fsanitize=undefined -fsanitize=address编译了这些例子，奇怪的是，我甚至没有得到一个让我完全难倒的警告。

我怀疑这根本不重要，但这是我正在使用的编译器版本。

g++ (GCC) 12.1.1 20220730

Answer 1

你写道：

&data[pos]只是&data[pos][0]，因为&p==&p[0]其中p是一个数组。

事实上，事实并非如此。如果p是一个数组(调用其类型T[N])，表达式&p == &p[0]将不会编译。左侧有类型T(*)[N]，右侧有类型T*。这些不能直接比较，就像您可以将int*与char*进行比较一样。

但是，static_cast<void*>(&p) == static_cast<void*>(&p[0])将是真的。

这两个指针表示相同的地址，但它们不能相互替换。

&data[pos]是指向data的一个元素的指针，而data的所有其他元素都可以通过它到达。另一方面，(假设std::aligned_storage_t是unsigned char数组的别名)&data[pos][0]只指向data元素的单个元素;它不指向data的整个元素。因此，data[pos]的所有其他元素都可以通过它到达，但data的其他元素则不能。

由于data的所有元素都可以通过&data[pos]访问，因此data中的所有字节都可以通过&data[pos]访问。将此指针转换为const T*后，存储在data的其他元素中的其他T也可以从生成的指针访问，但是这些T的字节也可以从原始指针访问，因此满足std::launder的前提条件。

如果我们使用&data[pos][0]作为reinterpret_cast的参数，则只有单个元素data[pos]中的字节可以从该指针访问，并且不满足前提条件。