c++ - 用 C++ : legal or not? 重新解释这个

Question

这是一个有点深奥的问题，但我很好奇以下类扩展模式在现代 C++ 中是否合法(例如，不构成 UB)(出于所有意图和目的，我可以将讨论限制在 C+ +17 及更高版本)。

template<typename T>
struct AddOne {
    T add_one() const {
        T const& tref = *reinterpret_cast<T const*>(this);
        return tref + 1;
    }
};

template<template<typename> typename  E, typename T>
E<T> const& as(T const& obj) {
    return reinterpret_cast<E<T> const&>(obj);
} 

auto test(float x) {
    return as<AddOne>(x).add_one();
}

auto test1(int x) {
    return as<AddOne>(x).add_one();
}

// a main() to make this an MVCE
// will return with the exit code 16
int main(int argc, const char * argv[]) {
  return test1(15);
}

上面的代码是一个完整的例子，它在C++17模式下编译、运行并产生至少clang的预期结果。检查编译器资源管理器上的反汇编代码:https://godbolt.org/z/S3ZX2Y

我的解释如下:标准规定reinterpret_cast可以在任何类型的指针/引用之间进行转换，但是访问那里产生的引用可能是 UB(根据别名规则)。同时，将结果值转换回原始类型可以保证产生原始值。

基于此，仅重新获取对 float 的引用作为对 AddOne<float> 的引用不调用 UB。因为我们从不尝试访问该引用后面的任何内存作为 AddOne<float> 的实例，这里也没有UB。我们只使用该引用的类型信息来选择 add_one() 的正确实现。成员函数。该函数本身将引用转换回原始类型，因此同样没有 UB。本质上，此模式在语义上等同于此:

template<typename T>
struct AddOne {
   static T add_one(T const& x) {
      return x + 1;
   }
};

auto test(float x) {
  return AddOne<Int>::add_one(x);
}

我是对的还是我错过了什么？

将此视为探索 C++ 标准的学术练习。

编辑:这不是 When to use reinterpret_cast? 的拷贝因为那个问题不讨论类型转换this指针或使用 reinterpret_cast调度重新解释的类型。

Answer 1

不，这绝对不合法。出于多种原因。

第一个原因是，你有 *this取消引用 AddOne<int>*它实际上并不指向 AddOne<int> .该操作实际上不需要“在幕后”取消引用并不重要； *foo仅在 foo 时才合法指向兼容类型的对象。

第二个原因类似:你在 AddOne<int> 上调用一个成员函数这不是。您不访问任何 AddOne 也没有关系的(不存在的)成员:函数调用本身是对对象值的访问，违反了严格的别名规则。