`std::launder` 如何解决联合体中 const 成员的编译器优化问题？

揭示内存清洗的本质：深入研究 std::launder

在 C 标准化领域，P0137 引入了 std： :launder，一个函数模板，解决了有关联合、生命周期和指针的微妙问题。为了理解其目的，让我们深入研究本文解决的具体问题以及我们需要确认的后续语言调整。

手头的问题

考虑以下代码snippet:

struct X { const int n; };
union U { X x; float f; };
...

U u = {{ 1 }};

这里执行聚合初始化，将U(x)的第一个成员设置为值1. 由于 n 是 const 变量，编译器假定 u.x.n 始终为 1。

优化陷阱

但是，请考虑以下代码：

X *p = new (&u.x) X {2};

由于 X 很简单，我们可以在与旧对象相同的位置创建一个新对象，使得代码语法有效。新对象现在将其 n 成员设置为 2。

现在，让我们尝试访问 u.x.n。您期望结果是什么？

不幸的现实

直觉上，人们可能认为结果应该是 2。然而，事实并非如此。编译器基于 const 变量不可变的假设，优化代码，使 u.x.n 的新值不可访问。

输入 std::launder: Memory Laundering

为了规避这种优化，我们需要使用 std::launder 来“清洗”我们的内存。这是一个说明性示例：

assert(*std::launder(&u.x.n) == 2); //Will be true.

内存清洗会阻止编译器跟踪对象的起源，从而使我们能够访问新值，尽管有 const 成员。

其他用途案例

std::launder 还可以在数据类型更改或存储分配的其他情况下提供帮助语义阻碍了直接访问。

总之，std::launder 是一个强大的工具，它允许我们绕过某些可能阻碍我们正确访问内存的编译器优化。通过清洗内存，我们可以防止编译器对其内容做出假设，从而确保我们拥有准确可靠的数据访问。

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