c++ - 在低级别实现交换复制位会出现什么问题？

Question

考虑这段代码:

#include <cstring>
#include <memory>

namespace mstd {
template <typename T>
void swap(T& lhs, T& rhs) {
    char tmp[sizeof(T)];

    std::memcpy(tmp, std::addressof(lhs), sizeof(T));
    std::memcpy(std::addressof(lhs), std::addressof(rhs), sizeof(T));
    std::memcpy(std::addressof(rhs), tmp, sizeof(T));
}
}

使用mstd::swap一般来说不安全；仅当 std::is_trivially_copyable<T>::value是真的。

但是我看不出它怎么会出错。有谁知道使用此交换会带来不正确交换行为的真实示例，为什么？

Answer 1

假设一个类包含一个指针，该指针必须指向它自己的成员之一。它将需要复制/移动语义来保留该不变性。字节复制将忽略这些语义，使其错误地指向不同对象的成员。

举一个具体的例子，考虑一个具有“小字符串优化”的字符串。如果字符串足够小，它包含一个嵌入式缓冲区来代替动态内存；和一个指向该缓冲区或动态内存的指针。它需要重要的复制(和移动)操作来确保指针不被复制，而是指向目标对象的缓冲区:

string(string const & other) :
    size(other.size),
    data(other.data == other.buffer ? buffer : new char[size])
{
    copy(other.data, other.data+size, data);
}

(两个小字符串的)字节交换将使每个字符串指向另一个字符串的缓冲区。如果一个指针在另一个指针之前被销毁，你最终会得到一个悬空指针；更糟糕的是，析构函数实现为

~string() {if (data != buffer) delete [] buffer;}

会删除不应该删除的内容，从而产生未定义的行为。