c++ - 将指针类型转换为 uint64_t 时，通过 uintptr_t 是否带来任何安全性？

Question

请注意，从语言律师的角度来看，这纯粹是一个学术问题。这是关于完成转换的理论上最安全的方法。

假设我有一个 void*我需要将其转换为 64 位整数。原因是这个指针保存了错误指令的地址；我希望将此报告到我的后端以进行记录，并且我使用固定大小的协议(protocol) - 所以我有精确的 64 位用于地址。

类型转换当然是实现定义的。我知道我的平台(64 位 Windows)允许这种转换，所以在实践中，只需要 reinterpret_cast<uint64_t>(address) 就可以了。 .

但我想知道:从理论的角度来看，先转换为 uintptr_t 是否更安全？ ？即:static_cast<uint64_t>(reinterpret_cast<uintptr_t>(address)) . https://en.cppreference.com/w/cpp/language/reinterpret_cast说(强调我的):

Unlike static_cast, but like const_cast, the reinterpret_cast expression does not compile to any CPU instructions (except when converting between integers and pointers or on obscure architectures where pointer representation depends on its type).

因此，理论上，指针表示没有被定义为任何特定的东西；从指针指向 uintptr_t 理论上可能会执行某种转换，使指针可以表示为整数。之后，我强行提取了低64位。而只是直接转换到 uint64_t不会触发上述转换，因此我会得到不同的结果。

我的解释是否正确，或者这两种转换在理论上也没有任何区别？

FWIW，在 32 位系统上，显然向无符号 64 位的扩展转换可以进行符号扩展，如 this case 中所示。 .但在 64 位上我不应该有这个问题。

Answer 1

您对那个(令人震惊的非正式，对于 cppreference)段落的解析过于仔细。它试图解决的问题很简单，其他类型转换可能涉及转换操作(float/int 东西、符号扩展、指针调整)，而 reinterpret_cast 具有直接重用位的风格。

如果将指针重新解释为整数并且整数类型不够大，则会出现编译时错误。如果它足够大，你很好。 uintptr_t 除了保证(如果它存在)足够大之外没有什么神奇的，如果你随后重新转换为一个更小的类型，你无论如何都会失去它。要么 64 位就足够了，在这种情况下，你可以得到与任何一种类型相同的保证，否则，无论你做什么，你都会被搞砸。如果您的实现愿意在 reinterpret_cast 中做一些奇怪的事情，这可能会产生与(比如)bit_cast 不同的结果，那么这两种方法都不会保证也不会阻止这种情况。

当然，这并不是说两者一定相同。考虑具有 32 位指针的 DS9k-ish 架构，其中指向 uint64_t 的指针的 reinterpret_cast 导致指针位在低字和高字中重复。如果你直接进入 uint64_t，你会得到两个拷贝，如果你通过 32 位 uintptr_t，你会在上半部分得到零。在那种情况下，哪一个是“正确的”将是个人意见的问题。