c++ - 使用指针算法遍历同构 POD 结构

Question

假设我正在编写一个游戏，设计一种输入重映射机制。它有这两个结构:

struct KeyboardSettings
{
    InputSource dashInput;
    InputSource jumpInput;
    InputSource bombInput;
    InputSource switchScreenLeft;
    InputSource switchScreenRight;
    InputSource pauseInput;

    InputSource moveUp;
    InputSource moveDown;
    InputSource moveLeft;
    InputSource moveRight;
};

struct JoystickSettings
{
    InputSource dashInput;
    InputSource jumpInput;
    InputSource bombInput;
    InputSource switchScreenLeft;
    InputSource switchScreenRight;
    InputSource pauseInput;

    InputSource movementAxisX;
    InputSource movementAxisY;
};

现在，我希望我的系统在重新分配 key 时确实找出重复项，类似于:

void UIInputRemappingButtonGroup::assignRemappingUniquely(InputSource& curSource, InputSource newSource)
{
    for (InputSource* orgSource : /* iterate through structure's members */)
        if (*orgSource == newSource) *orgSource = curSource;

    curSource = newSource;
}

因为我希望这段代码尽可能通用，所以我考虑将这两个结构视为 InputSource 的“数组”，因此 UIInputRemappingButtonGroup 会接收一个 InputSource* 和一个 size_t 代表数组的开始和大小，我会做这样的事情:

void UIInputRemappingButtonGroup::assignRemappingUniquely(InputSource& curSource, InputSource newSource)
{
    for (InputSource* orgSource = sourceCollection; orgSource != sourceCollection+sourceCollectionSize; ++orgSource)
        if (*orgSource == newSource) *orgSource = curSource;

    curSource = newSource;
}

因此，如果我在屏幕上工作以重新映射键盘按钮，我将有一个 KeyboardSettings keyboardSettings，我会将它传递给 UIInputRemappingButtonGroup，如下所示:

buttonGroup.setInputSourceCollection(&keyboardSettings.dashInput, sizeof(keyboardSettings)/sizeof(InputSource));

同样，如果我有一个 JoystickSettings joystickSettings，我可以使用以下代码将它传递给 UIInputRemappingButtonGroup:

buttonGroup.setInputSourceCollection(&joystickSettings.dashInput, sizeof(joystickSettings)/sizeof(InputSource));

问题是，我怀疑这会触发未定义的行为。尽管这两个结构是标准布局和琐碎的(因此也是 POD)，但我没有在标准中找到任何支持这种技术有效性的东西，或者至少将它从 UB 领域中移除。安全吗？

InputSource 定义如下:

class InputSource final
{
private:
    enum class Type : uint8_t { Keyboard, MouseButton, MouseAxis, JoystickButton, JoystickAxis };

    Type type;
    size_t attribute;

    // Constructor private
    InputSource() = default;
    InputSource(Type type, uint32_t attr) : type(type), attribute(attr) {}
public:
    std::string getInputName(LocalizationManager& lm);

    static InputSource keyboardKey(size_t scanCode);

    static InputSource mouseButton(sf::Mouse::Button button);
    static InputSource mouseX, mouseY;
    static InputSource mouseWheel(sf::Mouse::Wheel wheel);

    static InputSource joystickButton(unsigned int button);
    static InputSource joystickAxis(sf::Joystick::Axis axis);

    friend bool operator==(InputSource in1, InputSource in2);
    friend bool operator<(InputSource in1, InputSource in2);

    friend bool readFromStream(sf::InputStream& stream, InputSource& in);
    friend bool writeToStream(OutputStream& stream, const InputSource& in);

    friend struct std::hash<InputSource>;
};

如上所示，它满足标准布局要求(所有非静态数据成员具有相同的访问控制，没有虚函数或虚基类，没有引用类型的非静态数据成员，以及所有非静态数据members standard-layout)，以及琐碎的需求(琐碎的构造函数、复制运算符和析构函数)，所以它也是POD。

那么，从标准的角度来看，我设计的这种机制是否安全？

Answer 1

当您想将结构视为数组时，使用实际数组通常是有意义的。这个数组可以安全地迭代。

struct KeyboardSettings
{
    enum input {
        dashInput,
        jumpInput,
        bombInput,
        switchScreenLeft,
        switchScreenRight,
        pauseInput,
        moveUp,
        moveDown,
        moveLeft,
        moveRight,

        count,
    };
    InputSource sources[count]; // you can use std::array if you prefer
};

用法:

using i = KeyboardSettings::input;
KeyboardSettings s;
s.sources[i::moveUp];
// instead of
// s.moveUp;

这可以通过重载下标运算符来简化为 s[i::moveUp]。

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