哪种场景下必须使用std::launder以避免C++未定义行为？

先看示例代码：

#include <iostream>

struct NonImplicitLifetime{
    NonImplicitLifetime(){}
    ~NonImplicitLifetime(){}
};
int main(){
   // case 1:
   auto ptr = (NonImplicitLifetime*) malloc(sizeof(NonImplicitLifetime)*2); // #1
   auto second = ptr+1;
   new (second) NonImplicitLifetime{};
   *second;   // #2

   // case 2:
   unsigned char buff[sizeof(NonImplicitLifetime) * 2]; // #3
   auto ptr_second = buff + sizeof(NonImplicitLifetime); 
   new (ptr_second) NonImplicitLifetime{};
   *(NonImplicitLifetime*)ptr_second; // #4
}

Case 1 分析 #

在C++20中，malloc分配的内存会隐式创建包含2个NonImplicitLifetime对象的数组，second指向该数组的第二个元素。当通过placement new在该位置创建新对象时，完全符合[intro.object]第2款的规则：

如果在与成员子对象或数组元素e（可能处于生命周期内，也可能不处于）关联的存储中创建对象，当满足以下条件时，新创建的对象是e所属对象的子对象：

• e所属对象的生命周期已开始且未结束，
• 新对象的存储与e关联的存储位置完全重叠，
• 新对象与e的类型相同（忽略cv限定符）。

此时新对象是原数组的子对象，second会自动指向新创建的对象，不需要使用std::launder，#2处的解引用操作是合法的。

Case 2 分析 #

unsigned char buff[]是unsigned char类型的数组，其元素类型与NonImplicitLifetime完全不同。当在ptr_second指向的存储位置（对应原数组的某个unsigned char元素）创建NonImplicitLifetime对象时，不满足[intro.object]第2款的“类型相同”条件，因此新对象不是原数组的子对象——原数组仅提供存储空间（依据[intro.object]第3款）。

此时(NonImplicitLifetime*)ptr_second这个指针仍然关联着生命周期已结束的unsigned char元素，而非新创建的NonImplicitLifetime对象。直接解引用这个指针属于未定义行为，必须使用std::launder来获取指向新对象的有效指针，修正指针的类型关联后才能合法访问。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xmh0511