动态分配的单个T类型对象指针能否安全用作数组首元素指针？

核心结论 #

不能直接把指向单个自由存储区分配的T类型对象的指针，当作数组首元素指针来访问超出单个对象范围的元素——这种操作属于未定义行为，和实际内存是否有空闲空间无关，C++标准不保证其安全性。

为什么你给出的例子是未定义行为？ #

你写的代码：

int* pi = new int{5};
pi[1] = 10;

问题在于：new int{5}只分配并构造了单个int对象，它不属于数组类型的存储。C++标准规定，指针的算术运算（包括下标访问pi[n]等价于*(pi+n)）只有在指针指向数组元素（或数组末尾的后一个合法位置）时才是合法的。对于单个对象来说，pi+1已经超出了该对象的存储范围，这个指针本身就是无效的，后续的赋值操作自然也是未定义行为。

安全实现类似需求的方法 #

如果需要使用支持数组式访问的连续内存，有两种可靠的方式：

1. 直接分配数组类型的内存
   用数组形式的new来分配连续的多个对象，此时指针指向数组首元素，下标访问完全合法：

// 分配包含2个int的数组，pi指向首元素
int* pi = new int[2];
pi[0] = 5;
pi[1] = 10;
// 必须用delete[]释放数组内存，否则会导致内存泄漏或未定义行为
delete[] pi;

2. 使用标准库容器（推荐）
   std::vector<T>是C++中管理动态数组的首选方式，它会自动处理内存分配、释放和对象构造，避免手动管理的风险：

#include <vector>

// 创建一个包含2个int元素的vector，初始值默认是0
std::vector<int> vec(2);
vec[0] = 5;
vec[1] = 10;
// 无需手动释放内存，vec销毁时会自动清理所有资源

另外，如果只是想用数组下标语法访问单个对象的首元素（也就是pi[0]），这是完全合法的，因为pi[0]等价于*pi，属于单个对象的合法访问范围。

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