创建不可构造对象：std::bit_cast是否应限制为隐式生存期类型？

我们可以设计不可构造类，但借助std::bit_cast仅要求输入输出为trivially copyable类型的特性，能够成功实例化这类对象。

问题背景与测试代码 #

我试图理解为何无公开构造函数的类无法完全阻止独立对象创建，同时验证trivially copyable不意味着隐式生存期。Jarod42提示了一个仅含赋值运算符、无构造函数的类，测试代码如下：

#include <bit>
#include <cstring>
#include <iostream>

// 不可构造、非隐式生存期类型
struct Test {
    int val{1};
    Test() = delete;
    Test(Test const&) = delete;
    Test(Test&&) = delete;
    Test& operator=(Test const&) = default;
    Test& operator=(Test&&) = default;
    ~Test() = default;
};

int main() {
    char storage[sizeof(Test)];
    int i{666};
    std::memcpy(storage,&i,sizeof(Test));

    auto HeWhoMustNotBeNamed = std::bit_cast<Test>(storage);
    
    std::cout << HeWhoMustNotBeNamed.val;
}

编译器行为与类型判定 #

测试的gcc、clang、msvc均正确识别Test为trivially copyable类型，判定依据：

• 具备符合条件的平凡拷贝和移动赋值运算符；
• 无其他符合条件的特殊成员；
• 存在平凡且未删除的构造函数。

Test与storage满足std::bit_cast的前置条件，因此clang和msvc可无未定义行为地创建该不可构造类的对象，我认为此行为违反类语义，并不合理。（注：gcc执行失败，推测是未执行拷贝省略，需要不可用的移动构造函数）

隐式生存期类型的判定 #

Test并非隐式生存期类型，依据C++标准：

• 存在用户声明的构造函数，因此不是聚合类型；
• 无符合条件的平凡构造函数（均已删除）。

而std::start_lifetime_as要求输出为隐式生存期类型（甚至要求是聚合类型，似乎过于严格），因此我认为std::bit_cast应限制输出类型为隐式生存期类型，输入类型的限制则有待商榷。

实际应用场景 #

此问题并非纯理论，不可构造类可作为仅用于继承的基实现类，示例如下：

// 不可构造、非隐式生存期类型
struct BaseImpl {
    int val{1};
    BaseImpl() = delete;
    BaseImpl(BaseImpl const&) = delete;
    BaseImpl(BaseImpl&&) = delete;
    BaseImpl& operator=(BaseImpl const&) = default;
    BaseImpl& operator=(BaseImpl&&) = default;
    ~BaseImpl() = default;

   protected:
    BaseImpl(int i) : val{i} {};
};

struct Concrete: private BaseImpl
{
    Concrete(int i) : BaseImpl{i}{};
    int Value() const {return BaseImpl::val;};
};

补充思考：访问说明符的影响 #

特殊成员函数的访问说明符不属于trivially copyable或隐式生存期类型的定义，因此如下类同时满足这两个特性，让合理的要求制定更复杂：

class Test {
    int val;
    Test() = default;
    Test(Test const&) = default;
    Test(Test&&) = default;
    Test& operator=(Test const&) = default;
    Test& operator=(Test&&) = default;
    ~Test() = default;
};

我的分析是否存在错误？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Oersted