Wann ist die Verwendung von „std::memcpy' in C undefiniertes Verhalten?

Trivial kopierbare Objekte und undefiniertes Verhalten in std::memcpy

In C ist std::memcpy ein leistungsstarkes Tool zum Kopieren von Daten Bitebene. Bei Verwendung mit Objekten, die nicht als „TriviallyCopyable“ deklariert sind, wird das Verhalten jedoch undefiniert. Dies kann zu unvorhersehbaren Konsequenzen führen, da der Standard vorgibt, dass das Verhalten unter diesen Umständen der Implementierung überlassen bleibt.

Triviale Kopierbarkeit

Triviale Kopierbarkeit ist eine Eigenschaft eines Objekttyp, der sicherstellt, dass es mit einer einfachen bitweisen Kopieroperation kopiert werden kann, ohne Konstruktoren oder Destruktoren aufzurufen. TriviallyCopyable-Objekte enthalten keine Referenzen, Zeiger oder andere nicht-primitive Datentypen.

Undefiniertes Verhalten mit Non-TriviallyCopyable-Objekten

Wenn std::memcpy verwendet wird Wenn Sie nicht trivial kopierbare Objekte kopieren, kann dies die folgenden Konsequenzen haben auftreten:

• Ungültige Konstruktion: Der Konstruktor des Zielobjekts wird nicht aufgerufen und verbleibt in einem nicht initialisierten Zustand.
• Vorzeitige Zerstörung: Der Destruktor des Quellobjekts wird nicht aufgerufen, was möglicherweise zu Ressourcenlecks oder fehlenden Ressourcen führt Referenzen.
• Datenbeschädigung: Die kopierten Bits entsprechen möglicherweise nicht den gültigen Daten für das Zielobjekt, was zu falschem Verhalten führt.

Standardausrichtung für undefiniertes Verhalten

Der C-Standard legt fest, dass das Verhalten von std::memcpy für Nicht-TriviallyCopyable-Objekte sind undefiniert, um zu verhindern, dass sich undefiniertes Verhalten durch das Programm ausbreitet. Wie bereits erwähnt, ist die Verwendung eines Zielobjekts, nachdem es mit std::memcpy kopiert wurde, undefiniert, einschließlich des Aufrufs seiner Methoden oder Destruktoren. Dies kann zu schwerwiegenden Laufzeitfehlern und unvorhersehbarem Verhalten führen.

Problemumgehung mit Placement-New

Während std::memcpy nicht direkt zum Kopieren von nicht-TriviallyCopyable-Objekten verwendet werden kann, Es ist möglich, es in Verbindung mit „placement-new“ zu verwenden, um einen sicheren und klar definierten Kopiervorgang zu erreichen. Placement-new ermöglicht die Erstellung eines neuen Objekts an einem vorab zugewiesenen Speicherort und initialisiert es effektiv mit den Daten aus dem Quellobjekt.

Beispielcode:

class NonTrivial
{
public:
    int value;

    // Constructor and destructor are non-trivial
    NonTrivial(int val) : value(val) {}
    ~NonTrivial() { cout << "Destructor called" << endl; }
};

void CopyNonTriviallyCopyable(NonTrivial* src, NonTrivial* dst)
{
    // Create a new NonTrivial object using placement-new
    new (dst) NonTrivial(src->value);
}

In diesem Beispiel verwendet CopyNonTriviallyCopyable Placement-New, um ein NonTrivial-Objekt sicher zu kopieren und sicherzustellen, dass das Zielobjekt und sein Destruktor ordnungsgemäß initialisiert sind wird bei Bedarf aufgerufen.

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