std::launder 的目的是什么？

std::launder 的名称恰如其分，但前提是您知道它的用途。它执行内存清洗。

考虑论文中的示例：

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

U u = {{ 1 }};

该语句执行聚合初始化，用 {1} 初始化 U 的第一个成员。

因为 n 是一个 const 变量，所以编译器可以自由假设 u.x.n 应始终为 1。

那么如果我们这样做会发生什么：

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

因为 X 是微不足道的，我们不需要在创建一个新对象之前销毁旧对象，所以这是完全合法的代码。新对象的 n 成员将为 2。

那么告诉我... u.x.n 会返回什么？

显而易见的答案是 2。但这是错误的，因为允许编译器假定一个真正的 const 变量（不仅仅是一个 const&，而是一个对象变量已声明 const）< em>永远不会改变。但我们只是改变了它。

[basic.life]/8 说明了可以通过变量/指针/对旧对象的引用访问新创建的对象的情况。拥有 const 成员是取消资格的因素之一。

那么...我们怎样才能正确地谈论 u.x.n？

我们必须清洗我们的记忆：

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

洗钱是用来防止人们追踪你的钱从哪里来的。内存清洗用于防止编译器跟踪您从何处获取对象，从而强制它避免任何可能不再适用的优化。

另一个不合格的因素是您是否更改了对象的类型。 std::launder 也可以在这里提供帮助：

alignas(int) char data[sizeof(int)];
new(&data) int;
int *p = std::launder(reinterpret_cast<int*>(&data));

[basic.life]/8 告诉我们，如果您在旧对象的存储中分配新对象，则无法通过指向旧对象的指针访问新对象。 launder 允许我们回避这一点。

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std::launder 是用词不当。此函数执行相反的清洗：它弄脏指向的内存，以消除编译器可能对指向的值的任何期望。它排除了基于这种期望的任何编译器优化。

因此，在@NicolBolas 的回答中，编译器可能会假设某些内存具有某个常量值；或未初始化。你是在告诉编译器：“那个地方（现在）被弄脏了，不要做那个假设”。

如果您想知道为什么编译器一开始总是坚持其幼稚的期望，并且需要您显着地为它弄脏东西-您可能想阅读以下讨论：

Why introduce `std::launder` rather than have the compiler take care of it?

...这使我对 std::launder 的含义产生了这种看法。

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我认为std::launder有两个目的。

持续折叠/传播的障碍，包括去虚拟化。细粒度的基于对象结构的别名分析的障碍。

过度激进的常数折叠/传播的障碍（被遗弃）

从历史上看，C++ 标准允许编译器假定以某种方式获得的 const 限定或引用非静态数据成员的值是不可变的，即使它的包含对象是非 const 并且可以通过放置 new 重用。

在 C++17/P0137R1 中，std::launder 被引入作为禁用上述（错误）优化 (CWG 1776) 的功能，这是 std::optional 所必需的。正如 P0532R0 中所讨论的，std::vector 和 std::deque 的可移植实现也可能需要 std::launder，即使它们是 C++98 组件。

幸运的是，RU007（包含在 P1971R0 和 C++20 中）禁止这种（错误）优化。 AFAIK 没有编译器执行此（错误）优化。

去虚拟化的障碍

虚拟表指针 (vptr) 在其包含的多态对象的生命周期内可以被视为常量，这是去虚拟化所必需的。鉴于 vptr 不是非静态数据成员，编译器仍然允许基于 vptr 未更改的假设执行去虚拟化（即，对象仍处于其生命周期中，或者它被新对象重用）相同的动态类型）在某些情况下。

对于一些用不同动态类型的新对象替换多态对象的不寻常用途（如 here 所示），需要 std::launder 作为去虚拟化的屏障。

IIUC Clang 使用这些语义 (LLVM-D40218) 实现了 std::launder (__builtin_launder)。

基于对象结构的别名分析的障碍

P0137R1 还通过引入指针互转换性改变了 C++ 对象模型。 IIUC 的这种变化使 N4303 中提出的一些“基于对象结构的别名分析”成为可能。

因此，P0137R1 直接使用从未定义的 unsigned char [N] 数组中解引用 reinterpret_cast 的指针，即使该数组正在为另一个正确类型的对象提供存储。然后需要 std::launder 才能访问嵌套对象。

这种别名分析似乎过于激进，可能会破坏许多有用的代码库。 AFAIK 目前没有任何编译器实现它。

与基于类型的别名分析/严格别名的关系

IIUC std::launder 和基于类型的别名分析/严格别名无关。 std::launder 要求正确类型的活动对象位于提供的地址。

但是，它们似乎在 Clang (LLVM-D47607) 中意外关联。

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