c++ 将标准布局对象数组转换为元素数组

ikfrs5lh 于 12个月前发布在其他

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在C++中，法律的是reinterpret_cast一个指向standard-layout typeS的指针指向S的任何成员，可能使用the offsetof macro。如果S只有一个成员，那么offsetof是不必要的，这是法律的：

struct S {
    int x;
};

static_assert(std::is_standard_layout_v<S>);

void f(S s) {
    // this is legal for standard-layout classes, offsetof the first member is zero
    S *s0 = &s;
    int *x0 = reinterpret_cast<int *>(s0);
}

但是现在假设我有一个S的数组：

S arr_s[10];

我可以合法地让数组衰减为指针

S *s0 = arr_s;

我可以合法地将指针转换为int *：

int *x0 = reinterpret_cast<int *>(s0);

这是否意味着我可以通过x0访问整个数组？索引x0大于0是否法律的？我很确定答案是否定的，因为S可能有多个成员。但是，如果我们将自己限制在S只有一个成员的情况下，我可以合法地将S数组视为int数组吗？

c++

来源：https://stackoverflow.com/questions/77314991/casting-an-array-of-standard-layout-objects-to-array-of-elements

2条答案

按热度按时间

qzwqbdag1#

我可以合法地将指针转换为int *：
是的
这是否意味着我可以通过x0访问整个数组？将x0的索引设置为大于0是否法律的？
不可以。您可以通过x0+0进行构造、解引用和访问。你也可以构造x0+1，但它将是一个对象指针，不能被解引用。不能形成指向任何其他索引的指针。从强制转换接收到的int*指向一个不属于int数组的int对象。这样的情况被视为它们属于大小为1的数组，并且指针算法仅在该数组内部定义。
我很确定答案是否定的，因为S可能有不止一个成员。但是如果我们把自己限制在S只有一个成员的情况下，我可以合法地把S的数组当作int的数组吗？
不，类的布局没有任何影响，除了对于非标准布局类，reinterpret_cast本身将无法按预期工作，甚至在索引0或任何指针算术（包括+0）处访问都将是UB，因为在这种情况下，reinterpret_cast甚至不会导致指向int对象的指针。然后，您将尝试访问一个类型与（指针删除）表达式类型不相似的对象或对其执行指针算术。
目前没有办法实现你想要的。
在C中，可以法律的将指向标准布局类型S的指针重新解释_转换为指向S的任何成员的指针，可能使用offsetof宏。
这在技术上是不可能的，目前也超出了第一个要素。但这是标准中的一个缺陷。它目前没有正确地指定reinterpret_cast<unsigned char*>应该产生一个指向对象表示的指针（这是offset可以使用的唯一方式）。本规范的细节将取决于哪些offsetof结构具有UB，哪些没有。这并不简单。
所有这些都是标准保证（C17或更高版本）。这是否会在实践中给编译器带来问题是另一个问题。在实践中（我认为），只要确保满足所有对齐要求并且大小匹配，您可能就可以使用当前的编译器。请注意，后者并不能通过类中只有一个成员来保证。最后可能还有填充物。