引用一个空的可选值

Posted 2023-02-18

【中文标题】引用一个空的可选值

【英文标题】：Reference to the value of an empty optional

【发布时间】：2018-06-07 05:27:09

【问题描述】：

我见过下面的模式several times：

// T is a type, this is at namespace scope
std::aligned_storage_t<sizeof(T), alignof(T)> storage;
T &t = reinterpret_cast<T &>(storage);

这与适当的命名空间和命名相结合，为变量的用户提供了一个令人愉快的界面 (t)，同时通过放置 new 和显式位置在库端实现实际对象的延迟构造、重新初始化等析构函数调用。你可以看到它在工作here。

现在，std::aligned_storage 很简洁，但是 C++17 为我们提供了一个新的工具来进行这种存储与对象生命周期分割，那就是 std::optional。

但是，访问std::optional 的值的两种方式（value() 和operator*）都需要一个实际存在的值；否则value() 将抛出std::bad_optional_access，而operator* 将触发未定义的行为（每个打破[optional.observe]§5 中的requires 子句）。

std::optional<T> storage;
T &t = *storage; // Looks okay, mines bitcoin when you're not looking

std::optional 这样的用法还有可能吗？ 如果没有，阻止它的原因是什么？

【问题讨论】：

在第一个示例中不安全地使用t 需要事先运行一堆与簿记相关的检查吗？

@StoryTeller 它确实需要一点谨慎，但没有什么是 SBRM 无法处理的。通常，对象实际上的作用域是main，它只是为了避免在静态初始化/销毁期间做太多事情，同时保持全局访问点。

我很确定 T &t = reinterpret_cast<T &>(storage); 表现出未定义的行为 - 或者更确切地说，t 的后续使用会。正确的做法是T& t = *new(&storage) T;。这基本上等同于在std::optional 中设置值。所以最后，它是一个六个，另一个六个。

@IgorTandetnik 这应该等效于指针杂耍there，这显然很好。

来自那个问题：“我使用placement new来创建对象”

【参考方案1】：

这与适当的命名空间和命名相结合，为变量的用户提供了一个令人愉快的接口 (t)，同时在库端实现了实际对象的延迟构造、重新初始化等。

不幸的是，使用t 访问稍后在该地址构造的对象是未定义的行为。这是reasons 提出std::launder 的原因之一。

请注意，这种情况与that question 中描述的情况不同。在那个问题中，引用/指针是在创建T 类型的对象之后获得的（尽管this may also be undefined 在C++17 之后没有std::launder）。

std::optional 的这种用法还有可能吗？

正如您所指出的，这是未定义的行为。

如果没有，阻止它的原因是什么？

优化器可能会发现地址与为T 提供存储的对象相关联，并忽略通过导致未定义行为的类型的泛左值对该地址的任何访问。其实原因本质上是how strict-aliasing rules benefit an optimizer。

【讨论】：

嗯，这很不幸。我想std::launder 不会有帮助，因为它应该在每个使用点添加？

@Quentin 恐怕是这样。