c++ - C++ 中的结构偏移量和指针安全

Question

这个问题是关于使用带结构偏移量的指针算法派生的指针。

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;
}

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

(一个密切相关的程序，我们使用 void * 而不是 char * 和 static_cast 而不是 reinterpret_cast,没有被普遍接受。 gcc 5.4 发出关于指针算术带有 void 指针的警告，clang 6.0 表示该指针使用 void * 的算术是错误的。)

根据 C++ 标准，该程序是否具有明确定义的行为？

答案是否取决于实现是放宽还是严格的指针安全 ([basic.stc.dynamic.safety])？

Answer 1

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)。

您可能想用 auto* 替换 char* 和 int*，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。大多数编译器实现一个指向成员的指针 ... 作为成员在类型中的偏移量。然而，它们确实可以在任何地方工作，甚至在非 Pod 结构上也是如此。

旁白:我看不到 offsetof 是标准中的 constexpr 的保证。 ;)

无论如何，替换:

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

与

static constexpr auto off_c = &A::c;

和

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

与

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

以 C++ 方式完成。