c++ - 将空基类优化对象转换为另一种类型会破坏严格的别名吗？

Question

考虑以下代码:

struct Base1 { };
struct Base2 { };

struct Foo : Base1, Base2 {
    int x;
};

Foo f;
Base1* b1 = &f; // ok, standard upcasting
Base2* b2 = &f; // ok, standard upcasting

// check that the empty base class optimization applies 
assert(((void*)b1) == ((void*)&f));
assert(((void*)b2) == ((void*)&f));
assert(((void*)b1) == ((void*)b2));

从 b1 或 b2 访问指向 foo 的指针是否合法？例如

std::cout << reinterpret_cast<Foo*>(b1)->x 
          << reinterpret_cast<Foo*>(b2)->x;

如果是，是否同样适用于 C++20 的属性 no_unique_address，假设实现选择将 [[no_unique_address]] 成员视为它对待空基类？

例如GCC 和 Clang，但不是 MSVC，当前验证以下内容:

struct Foo {
     int x;
     [[no_unique_address]] Base1 b1;
     char y;
     [[no_unique_address]] Base2 b2;
};

static_assert(offsetof(Foo, b1) == 0));
static_assert(offsetof(Foo, b2) == 0));

所以 b1 和 b2 都有它们父对象的地址，可以在这里验证:https://gcc.godbolt.org/z/NF9ACy

Answer 1

您不需要reinterpret_cast 或“空基优化”来从基类转换为派生类。这完全可以通过 static_cast 实现，只要指针指向派生类类型的对象(并且不使用 virtual 继承)。这是标准的 C++98 内容。

确实，如果您希望成为技术人员，reinterpret_cast 可能对此不起作用。 reinterpret_casting between two pointers works as if by doing a cast to a void* between them .所以地址将是相同的。是的，如果基类和派生类的地址恰好相同，则该地址将被保留。但就 C++ 对象模型而言，这还不够好。

现在，指向基类的指针可以与派生类相互转换，但仅当两个类都是标准布局时。这是因为这样的指针是 pointer-interconvertible .

但是 empty-base-optimization 并不需要标准布局类型。尽管需要标准布局类型才能使用 EBO，但违反标准布局类型规则的类型可以从 EBO 中受益。当然，offsetof 仅适用于标准布局类型。

就您提出的问题的文本而言，不能保证有效。

这将我们带到 no_unique_address。指针互换性规则明确说明了标准布局类型的基类/派生类。并且它有一个关于标准布局类型的第一个非静态数据成员(NSDM)的特定声明(它可以与包含的对象进行指针互换)。但所有其他 NSDM 均未提及，因此它们不是指针可相互转换的。

因此，reinterpret_cast 还不够好。