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这个问题是关于使用带有结构偏移的指针算术派生的指针。

考虑以下程序：

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <new>

struct A {
  float a;
  double b;
  int c;
};

static constexpr auto off_c = offsetof(A, c);

int main() {
  A * a = new A{0.0f, 0.0, 5};
  char * a_storage = reinterpret_cast<char *>(a);
  int * c = reinterpret_cast<int *>(a_storage + off_c));

  std::cout << *c << std::endl;

  delete a;
}

该程序似乎可以使用默认设置和 C++11 标准在我测试的编译器上运行并给出预期的结果。

（一个密切相关的程序，我们使用void *而不是char *和static_cast代替reinterpret_cast，并没有被普遍接受。gcc 5.4发出关于使用 void 指针的指针算术的警告，并clang 6.0说指针算术 withvoid *是一个错误。）

该程序是否具有根据 C++ 标准明确定义的行为？

答案是否取决于实现是否具有宽松或严格的指针安全性（[basic.stc.dynamic.safety]）？

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3 回答 3

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您的代码中没有基本错误。

如果A不是普通的旧数据，则以上是 UB（C++17 之前）和有条件支持（C++17 之后）。

您可能想要替换char*and int*，auto*但这是一种风格。

请注意，指向成员的指针以类型安全的方式执行完全相同的操作。大多数编译器实现了一个指向成员的指针 ... 作为类型中成员的偏移量。然而，它们确实可以在任何地方工作，即使在非 pod 结构上也是如此。

旁白：我没有看到标准中的offsetof保证constexpr。;)

在任何情况下，替换：

static constexpr auto off_c = offsetof(A, c);

和

static constexpr auto off_c = &A::c;

和

  auto* a_storage = static_cast<char *>(a);
  auto* c = reinterpret_cast<int *>(a_storage + off_c));

和

  auto* c = &(a->*off_c);

用 C++ 的方式来做。

于 2017-09-08T20:22:34.690 回答
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在您的特定示例中它是安全的，但这只是因为您的 struct 是标准 layout，您可以使用std::is_standard_layout<>.

尝试将此应用于结构，例如：

struct A {
  float a;
  double b;
  int c;
  std::string str;
};

将是非法的，即使字符串超出了相关的结构部分。

编辑

这是我关心的问题：在 3.7.4.3 [basic.stc.dynamic.safety] 中，它说指针仅在（条件）时安全派生，并且如果我们有严格的指针安全性，那么如果指针不是来自这样的地方，则指针无效. 在 5.7 指针算术中，它说我可以在数组中进行通常的算术运算，但我没有看到任何东西告诉我结构偏移算术是可以的。我试图弄清楚这是否与我认为的方式无关，或者结构偏移算术在假设的“严格”实现中是否不合适，或者我读错了 5.7 (n4296)

当您进行指针算术运算时，您是在 的数组上执行它，该数组char的大小至少为sizeof(A)，所以这很好。

然后，当您重新转换为第二个成员时，您将被 (2.4) 覆盖：

— 安全派生的指针值的定义明确的指针转换（4.10、5.4）的结果；

于 2017-09-08T20:22:43.100 回答
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你应该检查你的假设。

假设 #1) offsetof 以字节为单位给出正确的偏移量。这只有在类被认为是“标准布局”时才能保证，它有许多限制，例如没有虚拟方法，避免多重继承等。在这种情况下，应该没问题，但一般你不能确定。

假设 #2) char 与字节大小相同。在 C 中，这是根据定义，所以你是安全的。

假设 #3) offsetof 给出了从指针到类的正确偏移量，而不是从数据的开头。这与 #1 基本相同，但 vtable 肯定是个问题。同样，仅适用于标准布局。

于 2017-09-08T20:24:53.467 回答