创建一个不可构造的对象：关于平凡可拷贝类型定义的问题？

编程语言 2026-07-09

可以设计不可构造的类，但我设法实例化了这样一个类的对象：

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

// Not constructible
// Not implicit lifetime
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;
}

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所有测试过的编译器（gcc、clang和 msvc）都将 Test 视为平凡可拷贝的。

Test 和 storage 满足 std::bit_cast 的前提条件，因此clang和 msvc在没有未定义行为的情况下创建了一个不可实例化的类的对象。

只有gcc无法编译，它尝试使用已删除的移动构造函数来返回结果。我猜测msvc和 clang对 std::bit_cast 进行了某种拷贝省略，而gcc没有。

在我看来，这样的行为令人不满意，因为它违背了类的语义。我认为问题出在对“平凡可拷贝”的定义上，该定义允许拥有不可实例化的类（尽管这是一种悖论：所有不能存在的对象都可以被平凡拷贝）。

我的分析有没有错？注：另有一个替代方案被提出，参见新问题。

注：这个问题并非完全理论性，因为不可实例化的类也可能是一个基实现类，必须仅通过继承来使用：

// Not constructible
// Not implicit lifetime
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;};
};

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解决方案

这种行为（创建不可实例化的类的对象）是不可取的，因为它违反了类的语义。

我对语义的理解与你不同。是的，所有构造函数都被删除，但仍有若干非静态成员函数没有被删除。这些成员函数在没有该类型的对象存在时是不能被调用的，那么它们若能被调用，为什么还要明确地定义它们？从这些函数的存在可以推断出，某种程度上希望这个不可实例化的类的对象可以存在。尽管可能并非如此初衷，但你发现的行为支持这个结论。

如果你把每个 default 改成 delete，那么我会同意这个语义就是该类不应该存在对象。当然，如果你这么做，那么 bit_cast 这一行将无法通过编译……修正语义，问题就会消失。

注：析构函数是上述要点的关键。如果没有声明析构函数，我本来会把“在要做的修改中再增加 ~Test() = delete;”一并考虑，以达到期望的语义。

不可实例化的类也可以是一个基实现类，必须仅通过继承来使用

这点在代码中可以更清楚地表达。读者是通过什么来理解这一定义的语义？通过 BaseImpl(int) 构造函数的受保护状态吗？随着类定义变得越来越大，读者要记住每一个构造函数就越困难。也就是说，依赖构造函数来表达“该类只能作为基类使用”的语义并不可靠（因为很容易在公有部分新增一个构造函数，这也很脆弱）。更好的表达方式是将析构函数设为受保护的。