在const对象自身位置重建对象：返回值与UB问题探讨

在以下场景中：调用析构函数结束const对象s的生命周期，随后在同一内存位置创建同类型S的新对象。由于违反了[basic.life]/8.3规则（针对const对象的限制），访问新创建的S对象必须使用std::launder。

#include <new>
#include <utility>

struct S {
    int x;
};

template <class T, class... Pars>
void Recreate(const T& value, Pars&&... pars) {
    value.~T();
    new(const_cast<T*>(&value)) T(std::forward<Pars>(pars)...);
}

int main() {
    const S s(1);
    Recreate(s, 2);
    return std::launder(&s)->x;
}

问题解答 #

1. 程序的返回值与是否存在未定义行为
   这个程序没有未定义行为，且必须返回2。
   当Recreate(s, 2)执行时，原const对象s被销毁，同一块内存上重建了值为2的新S对象。由于原对象是const限定类型，根据C++标准[basic.life]/8.3的规则，原对象的名字s无法自动关联到新对象，此时必须通过std::launder来获取指向新对象的合法指针。示例中std::launder(&s)->x的写法是合规的，std::launder调整指针后，程序可以合法访问新对象的成员x，因此返回值必然是2。

2. std::launder的正确使用方式

• 适用场景：当在已结束生命周期的对象内存位置上重建同类型（或兼容类型）对象，且原对象满足以下任一条件时，必须使用std::launder：
  • 原对象是const限定类型
  • 原对象包含非静态const成员
  • 原对象是引用类型
• 使用方法：将指向原对象内存地址的指针传入std::launder，它会返回指向新对象的有效指针。比如示例中的std::launder(&s)，即可获取指向新创建S对象的合法指针。
• 注意事项：不要滥用std::launder，只有符合[basic.life]规定的场景才需要使用，多余的调用不会带来收益，还可能干扰编译器优化。

3. 该场景的规范是否存在歧义
   C++标准中[basic.life]的相关规则是明确的：const对象的名字在其生命周期结束后，无法自动指代同内存位置上的新对象，必须通过std::launder来建立新对象的合法访问路径。Note 3仅为辅助说明，规范本身的要求清晰，不存在歧义。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dr. Gut