使用reinterpret_cast的C++未定义行为及memmove隐式创建对象的疑问

原代码的未定义行为 #

原代码中，char buf[sizeof(Data)]仅分配了足够容纳Data对象的内存，但**Data的生命周期并未启动**。后续通过reinterpret_cast将buff转为Data*并使用std::launder的操作属于未定义行为——因为此时内存中并没有存活的Data对象。

原代码如下：

#include <iostream>
#include <cstring>
struct Data{

};
void process(char * buff){
    decltype(auto) d = std::launder(reinterpret_cast<Data *>(buff));
}
int main() {
     char buf[sizeof(Data)];
     process(buf);
}

cppreference关于std::memmove的说明 #

std::memmove may be used to implicitly create objects in the destination buffer.
（翻译：std::memmove可用于在目标缓冲区中隐式创建对象）

修改后的代码 #

修改后的代码通过调用std::memmove(buff, buff, sizeof(Data))尝试触发对象的隐式创建，代码如下：

#include <iostream>
#include <cstring>
struct Data{

};
void process(char * const buff){
    decltype(auto) d = std::launder(reinterpret_cast<Data *>(std::memmove(buff,buff,sizeof(Data))));
}
int main() {
   char buf[sizeof(Data)];
   process(buf);
}

问题解答 #

1. memmove能否隐式启动Data的生命周期，消除未定义行为？ #

可以。按照C++标准的规定，std::memmove的这种自复制调用（把buff指向的内存复制到自身，且缓冲区大小刚好能容纳Data对象）会触发隐式对象创建。因为Data是平凡类型，满足隐式创建的所有条件：内存大小足够、对齐要求符合，而且原内存里只有char数组——char类型的对象生命周期可以被新创建的Data对象覆盖。这时候用reinterpret_cast配合std::launder获取Data*就是合法操作，原代码的未定义行为也就不存在了。

2. 这个Data对象的生命周期何时结束？ #

这个隐式创建的Data对象，生命周期会持续到它所在的内存区域被释放，或者被其他对象覆盖。在这个例子里，buf是main函数里的栈上数组，所以当main执行完、栈帧被销毁时，buf的内存被回收，Data对象的生命周期也就跟着结束了。如果后续有代码修改buf的内容（比如在main里process调用之后写buf），那也会提前结束这个Data对象的生命周期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者getsoubl