C++中多次透明替换对象后复用原指针是否符合标准？

根据C++标准，对象可被透明替换。但标准是否允许对象被多次替换后仍复用原指针？

具体而言，如下示例中第二次调用new (this) C(other)是否仍符合标准中的如下条款：

若某对象生存期结束后，且在其占用的存储被复用或释放前，在该存储位置创建新对象，则指向原对象的指针、引用或原对象的名称将自动指代新对象，且新对象生存期开始后可用于操作新对象——前提是原对象可被新对象透明替换。

示例代码 #

struct C {
  int i;
  void f();
  const C& operator=( const C& );
};

const C& C::operator=( const C& other) {
  if ( this != &other ) {
    this->~C();                 // *this 的生存期结束
    new (this) C(other);        // 创建新的C对象（存储已被复用？）
    new (this) C(other);        // 再次创建新的C对象（存储再次被复用？）！
    f();                        // 这里是否仍定义良好？
  }
  return *this;
}

C c1;
C c2;
c1 = c2;                        // 这里是否仍定义良好？

核心疑问 #

从技术层面看，第二次调用new (this) C(other)时，新对象被创建，存储位置被复用，随后原（前一个）对象的生存期才结束？这是否不符合标准条款，导致上述代码出现未定义行为（UB）？因为标准明确要求存储复用前原对象生存期已结束，而此处似乎是先复用存储再结束生存期？

结论：代码存在未定义行为 #

关键分析点 #

1. 第一次替换的合法性：
   第一次调用this->~C()结束了原对象的生存期，随后new (this) C(other)在同一块存储上创建新对象，完全符合标准条款的要求——此时this指针自动指代新创建的对象，这一步是合法的。

2. 第二次替换的问题：
   第二次调用new (this) C(other)时，当前存储上已经存在一个处于生存期内的C对象。根据C++标准，在一个对象的生存期尚未结束时，复用其存储位置创建新对象的行为是未定义的。
   标准条款的前提是“原对象生存期结束后”才能复用存储创建新对象，而第二次placement new操作时，前一个由第一次placement new创建的对象还在生存期内（我们并没有显式调用它的析构函数），因此直接复用存储创建新对象违反了标准要求，触发未定义行为。

3. 后续操作的影响：
   一旦触发未定义行为，后续的f()调用以及return *this的行为都不再有定义——程序可能崩溃、输出异常结果，或表现出任何不可预测的行为。

修正建议 #

如果需要多次替换对象，必须确保每次创建新对象前，先结束当前对象的生存期：

const C& C::operator=( const C& other) {
  if ( this != &other ) {
    this->~C();                 // 结束原对象生存期
    new (this) C(other);        // 第一次创建新对象
    this->~C();                 // 结束第一个新对象的生存期
    new (this) C(other);        // 第二次创建新对象，此时存储复用前对象生存期已结束
    f();                        // 此时合法，this指代最新的对象
  }
  return *this;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者minex