C++ 是不是使用放置新的未定义行为两次构造对象？

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 是不是使用放置新的未定义行为两次构造对象？

【英文标题】：C++ Is constructing object twice using placement new undefined behaviour?C++ 是否使用放置新的未定义行为两次构造对象？

【发布时间】：2015-02-17 14:06:24

【问题描述】：

我遇到了一些让我感到恐惧的代码。 本质上它遵循这种模式：

class Foo

  public:
    //default constructor
    Foo(): x(0), ptr(nullptr)  
    
      //do nothing
    

    //more interesting constructor
    Foo( FooInitialiser& init): x(0), ptr(nullptr) 
    
      x = init.getX();
      ptr = new int;
    
    ~Foo()
    
      delete ptr;
    

  private:
    int x;
    int* ptr;
;


void someFunction( FooInitialiser initialiser )

   int numFoos = MAGIC_NUMBER;
   Foo* fooArray = new Foo[numFoos];   //allocate an array of default constructed Foo's

   for(int i = 0; i < numFoos; ++i)
   
       new( fooArray+ i) Foo( initialiser );    //use placement new to initialise
   

    //... do stuff

   delete[] fooArray;

此代码已在代码库中多年，似乎从未引起过问题。这显然是一个坏主意，因为有人可以更改默认构造函数来分配而不是期望第二次构造。简单地用等效的初始化方法替换第二个构造函数似乎是明智的做法。例如。

void Foo::initialise(FooInitialiser& init)

    x = init.getX();
    ptr = new int;

尽管仍然可能存在资源泄漏，但至少防御性程序员可能会考虑以正常方法检查先前的分配。

我的问题是：

像这样构造两次实际上是未定义的行为/被标准禁止还是只是一个坏主意？如果未定义的行为，您能否引用或指出我在标准中查看的正确位置？

【问题讨论】：

你在这段代码上试过 valgrind 了吗？

我看到的主要问题是Foo 不遵循三法则——默认的copy-ctor 和copy-assignment-operator 不会对Foo::ptr 做正确的事情.

@cdhowie 也许我们不应该假设其他人的代码最糟糕。我猜 OP 只是删掉了不需要提问的代码。

@cdhowie anatolyg 是对的。原代码删除了拷贝构造函数和赋值运算符。我认为这与我的问题无关。

@DavidWoo 公平点。只是想我会指出，以防这些成员确实是默认实现的。

【参考方案1】：

通常，以这种方式处理新展示位置并不是一个好主意。从第一个 new 调用初始化程序，或调用初始化程序而不是放置 new 都被认为比您提供的代码更好。

但是，在这种情况下，在现有对象上调用placement new 的行为是明确定义的。

程序可以通过重用存储来结束任何对象的生命周期 对象占据的位置或显式调用析构函数 具有非平凡析构函数的类类型的对象。对于一个对象 具有非平凡析构函数的类类型，程序不是 需要在存储之前显式调用析构函数 占用的对象被重用或释放；但是，如果没有 显式调用析构函数，或者如果删除表达式 (5.3.5) 是 不用于释放存储，析构函数不得 隐式调用和任何依赖副作用的程序 析构函数产生的行为未定义。

所以当这种情况发生时：

Foo* fooArray = new Foo[numFoos];   //allocate an array of default constructed Foo's

for(int i = 0; i < numFoos; ++i)

    new( fooArray+ i) Foo( initialiser );    //use placement new to initialise

placement new 操作将结束那里的Foo 的生命周期，并在其位置创建一个新的。在许多情况下，这可能很糟糕，但考虑到您的析构函数的工作方式，这会很好。

在现有对象上调用placement new 可能是未定义的行为，但这取决于特定对象。

这不会产生未定义的行为，因为您不依赖于析构函数产生的“副作用”。

对象的析构函数中唯一的“副作用”是delete 包含的int 指针，但在这种情况下，当调用放置new 时，该对象永远不会处于可删除状态。

如果包含的 int 指针可能等于 nullptr 以外的值，并且可能需要删除，那么在现有对象上调用放置 new 将调用未定义的行为。

【讨论】：

虽然准确，但我认为这种重用是一个糟糕的主意。

在我们超过 30 年的代码库中有很多类似的结构，它们都是从 c 到 c++ 的未完成过渡的结果

@MooingDuck 同意。谢谢，我明确表示这可能是个坏主意，但在这种情况下，它的定义很明确。

即使对象处于delete 将释放内存的状态，我认为只要您不在乎是否有泄漏，行为就会被明确定义：您会仍然不依赖于副作用。

没错，内存泄漏并不是未定义的行为（这通常是个坏主意）