我们可以在 C++17 中检测到 "trivial relocatability" 吗？

Question

在未来的C++标准中，我们会有"trivial relocatability"的概念，这意味着我们可以简单地将字节从一个对象复制到一块未初始化的内存中，然后简单地ignore/zero出字节的原始对象。这样，我们就模仿了 copying/moving 个对象的 C 风格方式。

在未来的标准中，我们可能会有类似 std::is_trivially_relocatable<type> 的类型特征。目前，我们拥有的最接近的东西是 std::is_pod<type>，它将在 C++20 中弃用。

我的问题是，我们在当前标准 (C++17) 中是否有办法确定该对象是否可以简单地重定位？例如，std::unique_ptr<type> 可以通过将其字节复制到新的内存地址并将原始字节清零来移动，但是 std::is_pod_v<std::unique_ptr<int>> 是 false。

此外，目前的标准规定每个未初始化的内存块都必须通过构造函数才能被视为有效的 C++ 对象。即使我们能以某种方式弄清楚对象是否可以简单地重定位，如果我们只是移动字节——根据标准它仍然是 UB。所以另一个问题是——即使我们可以检测到平凡的可重定位性，我们如何在不引起 UB 的情况下实现平凡的重定位？只需调用 memcpy + memset(src,0,...) 并将内存地址转换为正确的类型就是 UB。 `

谢谢！

Answer 1

即使存在非平凡的移动构造函数或移动赋值运算符，平凡可重定位性的全部意义似乎也是能够按字节移动对象。即使在当前提案 P1144R3 中，这最终也需要用户手动标记可能的类型。对于编译器来说，确定给定类型是否一般可重定位很可能等同于解决暂停问题（它必须理解和推理任意的、可能是用户定义的移动构造函数或移动赋值运算符的作用)…

当然，您可以定义自己的 is_trivially_relocatable 特征，默认为 std::is_trivially_copyable_v 并让用户专门针对应特别考虑为普通可重定位的类型。然而，即使这样也是有问题的，因为没有办法自动将此属性传播到由普通可重定位类型组成的类型……

即使对于平凡可复制的类型，您也不能只将对象表示的字节复制到某个随机内存位置并将地址转换为指向原始对象类型的指针。由于从未创建对象，因此该指针不会指向对象。尝试访问指针未指向的对象将导致未定义的行为。平凡可复制性意味着您可以将对象表示的字节从一个现有对象复制到另一个现有对象，并依赖于使一个对象的值等于另一个对象的值 [basic.types]/3.

为了简单地重定位某些对象而执行此操作意味着您必须首先在目标位置构造给定类型的对象，然后将原始对象的字节复制到其中，然后修改原始对象以一种等同于如果你离开那个物体会发生什么的方式。这本质上是一种仅移动对象的复杂方法……

将微不足道的可重定位性概念添加到语言中的提议是有原因的：因为您目前无法从语言本身内部做到这一点……

请注意，尽管如此，仅仅因为编译器前端无法避免生成构造函数调用并不意味着优化器无法消除不必要的加载和存储。让我们看一下编译器为移动 std::vector 或 std::unique_ptr:

的示例生成的代码

auto test1(void* dest, std::vector<int>& src)
{
    return new (dest) std::vector<int>(std::move(src));
}

auto test2(void* dest, std::unique_ptr<int>& src)
{
    return new (dest) std::unique_ptr<int>(std::move(src));
}

As you can see，只是做一个实际的移动通常已经归结为只是复制和覆盖一些字节，即使对于非平凡的类型也是如此……

我们可以在 C++17 中检测到 "trivial relocatability" 吗？

Can we detect "trivial relocatability" in C++17?

c++

memory

object

typetraits

c++17