タイプ・パンニング・テーマのバリエーション：インプレース・トリビアル・コンストラクション

これはかなり一般的なテーマであることは知っていますが、典型的なUBを見つけるのは簡単ですが、今のところこの亜種は見つかりませんでした。

そこで、実際のデータのコピーを避けながら、Pixelオブジェクトを正式に紹介しようとしています。

これは有効ですか？

struct Pixel {
    uint8_t red;
    uint8_t green;
    uint8_t blue;
    uint8_t alpha;
};

static_assert(std::is_trivial_v<Pixel>);

Pixel* promote(std::byte* data, std::size_t count)
{
    Pixel * const result = reinterpret_cast<Pixel*>(data);
    while (count-- > 0) {
        new (data) Pixel{
            std::to_integer<uint8_t>(data[0]),
            std::to_integer<uint8_t>(data[1]),
            std::to_integer<uint8_t>(data[2]),
            std::to_integer<uint8_t>(data[3])
        };
        data += sizeof(Pixel);
    }
    return result; // throw in a std::launder? I believe it is not mandatory here.
}

予想される使用パターン、大幅に簡略化：

std::byte * buffer = getSomeImageData();
auto pixels = promote(buffer, 800*600);
// manipulate pixel data

すなわち：

• このコードには明確に定義された動作がありますか？
• はいの場合、返されたポインタを使用しても安全ですか？
• はいの場合、他のどのPixelタイプに拡張できますか？（is_trivial制限を緩和？3つのコンポーネントのみを持つピクセル？）

clangとgccの両方がループ全体を無に最適化します。これが私が望んでいることです。さて、これがいくつかのC ++ルールに違反しているかどうか知りたいのですが。

ゴッドボルトリンクをいじってみよう。

（注：std::byte質問はを使用しているため、にもかかわらずc ++ 17にタグを付けませんでしたchar）

結果をpromote配列として使用することは未定義の動作です。私たちが見れば[expr.add] /4.2我々は持っています

そうでなければ、もしP配列要素を指しi配列オブジェクトのx持つn要素（[dcl.array]）式P + JとJ + P（ここでJの値を有するj）（おそらく、仮想的な）配列要素にポイント i+jのx場合0≤i+j≤nと表現P - Jへポイント（おそらく、仮想的な）アレイ素子 i−jのx場合0≤i−j≤n。

実際には配列オブジェクトを指すポインターが必要であることがわかります。ただし、実際には配列オブジェクトはありません。あなたはPixelたまたまPixels、隣接するメモリに他の人をフォローしているシングルへのポインタを持っています。つまり、実際にアクセスできる唯一の要素は最初の要素です。他のものにアクセスしようとすると、ポインターの有効なドメインの終わりを過ぎているため、未定義の動作になります。

返されたポインタの制限された使用に関する回答はすでにありstd::launderますが、最初のものにもアクセスできるようにする必要があると思うことも付け加えておきますPixel。

これreinterpret_castは、Pixelオブジェクトが作成される前に行われます（で作成しない場合getSomeImageData）。したがってreinterpret_cast、ポインター値は変更されません。結果のポインタはstd::byte、関数に渡された配列の最初の要素を指します。

あなたが作成するとPixel、オブジェクトを、彼らがしようとしているネストされた範囲内std::byteの配列とstd::byte配列がされるストレージを提供するためPixelのオブジェクト。

ストレージを再利用すると、古いオブジェクトへのポインターが自動的に新しいオブジェクトを指す場合があります。しかし、これはここで起こっていることではないのでresult、std::byteオブジェクトではなくオブジェクトを指しPixelます。Pixelオブジェクトを指しているかのように使用すると、技術的には未定義の動作になります。

オブジェクトをreinterpret_cast作成した後でを実行してもPixel、Pixelオブジェクトとそのstd::byteストレージを提供するはポインター相互変換できないため、これはまだ成り立つと思います。その場合でも、ポインタはオブジェクトstd::byteではなくを指していPixelます。

Placement-Newの1つの結果から戻るポインターを取得した場合、その特定のPixelオブジェクトへのアクセスに関する限り、すべてが正常です。

また、std::byteポインタが適切に配置されPixelていること、および配列が本当に十分に大きいことを確認する必要があります。私が覚えている限り、標準でPixelは、と同じ配置であるstd::byteか、またはパディングがないことを実際に要求していません。

また、これはPixel些細なことや実際には他のプロパティに依存していません。std::byte配列が十分なサイズであり、Pixelオブジェクトに対して適切に配置されている限り、すべてが同じように動作します。