std::construct_at

C++20 引入的 std::construct_at 在给定地址处构造一个对象，是 placement new 的标准库封装版本。

1. 引入

#include <memory>

2. 原理

template<class T, class... Args>
constexpr T* construct_at(T* location, Args&&... args);

• 参数：location 是目标地址，args 转发给 T 的构造函数。
• 复杂度：常数。
• 返回值：指向新构造对象的指针（即 location）。

实现等价于：

template<class T, class... Args>
constexpr T* construct_at(T* location, Args&&... args)
{
    return ::new (static_cast<void*>(location)) T(std::forward<Args>(args)...);
}

与 placement new 的区别：

• construct_at 是 constexpr 的（C++20 起），可用于常量求值
• 它会在构造前检查 location 是否指向有效的存储
• 可以在 constexpr 上下文中使用，而 placement new 不能

3. 用法

(1) 基本用法

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

int main()
{
    std::allocator<std::string> alloc;
    std::string* raw = alloc.allocate(1);

    // 在原始内存上构造对象
    std::construct_at(raw, "hello");
    std::cout << *raw << '\n';   // hello

    // 销毁并释放
    std::destroy_at(raw);
    alloc.deallocate(raw, 1);
}

constexpr 上下文中的使用：

constexpr int f()
{
    std::aligned_storage_t<sizeof(int), alignof(int)> storage;
    int* p = reinterpret_cast<int*>(&storage);
    std::construct_at(p, 42);
    int result = *p;
    std::destroy_at(p);
    return result;
}
static_assert(f() == 42);

(2) 谓词与投影

没有谓词或投影参数。ranges::construct_at 是 C++20 的 Ranges 版本，语义相同。

(3) 执行策略

不支持执行策略。

4. 注意事项

• 地址必须指向足够的存储：否则是未定义行为。
• 必须手动销毁：构造出的对象需要用 destroy_at 销毁。
• 不要对已有对象调用：会重复构造，导致资源泄漏。
• 优先用 construct_at 而非 placement new：它更安全，且支持 constexpr。
• C++20 起 std::allocator::construct 已被移除：应改用 std::construct_at 或 std::allocator_traits::construct。

5. 相关算法

• destroy：销毁对象
• uninitialized_copy：批量构造
• uninitialized_construct：默认/值构造
• uninitialized_fill：填充构造