通过接收自身引用的函子初始化std::array是否合法？

先说结论：这个方案属于未定义行为，不符合C++标准。虽然主流编译器（GCC、Clang、MSVC）当前能编译通过且未检测到问题，但本质上是依赖了编译器对std::array布局的非标准假设，并非标准允许的合法操作。

接下来逐一解答你的疑问：

1. 访问arr.size()是否合法？ #

不合法。根据C++标准，对象的生命周期从其初始化完成后才开始——对于std::array这种聚合类型，要等整个聚合体的初始化完成，对象才算进入生命周期。而你在lambda中引用的是尚未完成初始化的arr，此时访问它的成员函数size()属于操作未进入生命周期的对象，这是明确的未定义行为。

2. arr.data()的使用是否合规？ #

同样不合法。data()是std::array的成员函数，访问未构造完成的对象的成员，和上面的问题本质一致：对象还没进入生命周期，任何对其成员的访问都不受标准保障。

3. placement new的用法是否符合标准？ #

placement new的语法本身没问题，但你用它操作的是arr的存储区——而arr作为std::array对象，其内存布局虽然在主流编译器中是直接包含底层数组，但标准并未规定这一点。更关键的是，你绕过了std::array的聚合初始化流程，直接在它的存储区构造元素，这违反了聚合类型的初始化规则，属于未定义行为。

4. 赋值语句是否依赖C17右值语义，C14中是否合法？ #

这个赋值语句是拷贝初始化，和C17的右值语义无关——std::array的拷贝构造在C14中是合法的（只要元素可拷贝，你的Int类型满足）。但这并不能掩盖前面的核心问题：整个lambda内部的操作已经是未定义行为，和C++版本无关。

核心问题总结：为什么访问待初始化的数组不合法？ #

C++标准明确规定，在对象完成初始化前，其生命周期尚未开始。此时对该对象的任何成员访问、甚至直接操作其存储区，都不属于标准允许的行为。虽然std::array的底层实现看起来简单，但标准并没有赋予你在初始化完成前直接操作其内部存储的权利——编译器完全可以对std::array的布局做特殊优化，此时你的代码就会崩溃或产生不可预期的结果。

关于实用价值的补充 #

你提到现有方案的痛点：局部数组返回无法处理非默认构造类型，std::index_sequence对超大尺寸数组受限，这个观察是准确的。如果需要合法实现超大尺寸、非默认构造类型的std::array初始化，可以考虑基于内存分配器的方案，比如：

#include <cstddef>
#include <array>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <algorithm>

struct Int{
    int v;
    Int(int v):v{v}{}
    // 确保可移动（编译器默认生成即可）
    Int(Int&&) = default;
    Int& operator=(Int&&) = default;
};

int main()
{
    auto gen = [](size_t i) { return Int(11*(i+1)); };
    constexpr std::size_t arr_size = 500000;

    // 分配未初始化内存并构造元素
    auto raw_mem = std::allocator<Int>().allocate(arr_size);
    try {
        for (std::size_t i = 0; i < arr_size; ++i) {
            std::allocator<Int>().construct(raw_mem + i, gen(i));
        }

        // 移动构造std::array的元素
        std::array<Int, arr_size> arr;
        std::uninitialized_move(raw_mem, raw_mem + arr_size, arr.begin());

        // 清理临时内存
        std::allocator<Int>().deallocate(raw_mem, arr_size);

        // 使用数组
        for(auto& val : arr) { std::cout << val.v << ' ';}
        std::cout << '\n';
    } catch (...) {
        // 异常安全：销毁已构造的元素并释放内存
        for (std::size_t i = 0; i < arr_size; ++i) {
            std::allocator<Int>().destroy(raw_mem + i);
        }
        std::allocator<Int>().deallocate(raw_mem, arr_size);
        throw;
    }
}

这个方案完全符合标准，既支持非默认构造类型，也不受数组尺寸的模板限制。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Weijun Zhou