Placement new 的返回值与其操作数的强制转换值之间是不是存在（语义）差异？

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【中文标题】Placement new 的返回值与其操作数的强制转换值之间是不是存在（语义）差异？【英文标题】：Is there a (semantic) difference between the return value of placement new and the casted value of its operand?Placement new 的返回值与其操作数的强制转换值之间是否存在（语义）差异？ 【发布时间】：2018-05-19 02:17:43 【问题描述】：

placement new 的返回值与其操作数的强制转换值之间是否存在（语义）差异？

struct Foo  ... ;
char buffer[...];

Foo *a = new(buffer) Foo;
Foo *b = reinterpret_cast<Foo *>(buffer);

a 和 b 有什么不同吗？

---

编辑：根据 DaBler 的评论，如果使用 const/reference 成员，这个问题说明存在差异：Placement new and assignment of class with const member

所以，我的一点更新问题：如果Foo 没有 const 或引用成员，a 和 b 是否有任何不同？

【问题讨论】：

新（缓冲区）Foo；将调用对象的构造函数；另一个没有。 @UKMonkey：对不起，也许我不够清楚。两条线都运行，首先是新的展示位置，然后是演员表。 是的，如果类包含 const 成员，则会有所不同。详情请见this question。 【参考方案1】：

只有a 可以安全地用于直接访问由放置new-expression 创建的Foo 对象（为了便于参考，我们将其称为x）。使用b 需要std::launder。

a的值在[expr.new]/1中指定：

如果实体是非数组对象，new-expression的结果 是一个指向所创建对象的指针。

a 的值因此是“指向x 的指针”。当然，这个指针可以安全地用于访问x。

reinterpret_cast<Foo*>(buffer) 将数组到指针的转换应用于buffer（请参阅[expr.reinterpret.cast]/1）。应用转换后的结果值为“指向buffer 的第一个元素的指针”。 这是一个对象指针的reinterpret_cast，指向不同类型的对象指针，被[expr.reinterpret.cast]/7定义为等同于static_cast<Foo*>(static_cast<void*>(buffer))。

到void* 的内部转换实际上是一种隐式转换。每[conv.ptr]/2，

指针的值不会因为这个转换而改变。

因此，内部转换产生一个void*，其值为“指向buffer的第一个元素的指针”。

外部演员表由[expr.static.cast]/13 管理，我已将其重新格式化为要点：

“指向 cv1 void 的指针”类型的纯右值可以转换为“指向 cv2 T 的指针”类型的纯右值，其中T是一个对象类型，并且 cv2 的 cv 限定与 cv1 相同或更高。

如果原始指针值表示内存中某个字节的地址A，而A不满足T的对齐要求， 那么得到的指针值是未指定的。

否则，如果原始指针值指向对象a，并且存在T类型的对象b（忽略cv-qualification） 即指针与a 可相互转换，结果是指向 b。

否则指针值不会因转换而改变。

假设buffer 是适当对齐的（如果不是这样，您将在此之前遇到麻烦），第一个项目符号不适用。第二个项目符号同样不适用，因为这里没有pointer-interconvertiblity。紧接着我们击中了第三个子弹——“指针值没有被转换改变”并且仍然是“指向buffer的第一个元素的指针”。

因此，b 不指向Foo 对象x；它指向buffer 的第一个char 元素，即使它的类型是Foo*。因此不能用于访问x；尝试这样做会产生未定义的行为（对于非静态数据成员情况，从[expr.ref] 中省略；对于非静态成员函数情况，[class.mfct.non-static]/2）。

要从b 恢复指向x 的指针，可以使用std::launder：

b = std::launder(b); // value of b is now "pointer to x"
                     // and can be used to access x

【讨论】：

【参考方案2】：

通过a 访问是合法的，而b 则不合法。来自[basic.compound]

两个对象 a 和 b 在以下情况下是指针可互转换的：

它们是同一个对象，或者

一个是标准布局联合对象，另一个是该对象的非静态数据成员，或者

一个是标准布局类对象，另一个是该对象的第一个非静态数据成员，或者，如果该对象没有非静态数据成员，则该对象的第一个基类子对象（[class .mem])，或

存在一个对象c，使得a 和c 是指针可互转换的，c 和b 是指针互转换的。

如果两个对象是指针可互转换的，那么它们具有相同的地址，并且可以通过reinterpret_­cast 从指向另一个对象的指针中获得指向其中一个对象的指针。 [ 注意：数组对象和它的第一个元素不是指针互转换的，即使它们具有相同的地址。 — 尾注 ]

它们不是同一个对象，不是联合，也不是彼此的子对象，因此不能指针互转换。

注意[expr.reinterpret.cast] 只保证reinterpret_cast<char*>(b) == buffer。

对象指针可以显式转换为不同类型的对象指针。当对象指针类型的prvaluev 转换为对象指针类型“指向cv T的指针”时，结果为static_­cast<cv T*>(static_­cast<cv void*>(v))。 [ 注意：将“指向T1”的纯右值转换为“指向T2”的类型（其中T1 和T2 是对象类型，T2 的对齐要求不比T1) 并返回其原始类型会产生原始指针值。 — 尾注 ]

【讨论】：

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