在比较中使用已转换为另一种类型的函数指针是否定义明确？

Question

不同类型的函数指针不能直接比较：

#include <iomanip>
#include <iostream>

int foo() { return 0; }
void bar(int) {}

int main()
{
    // Doesn't compile, the comparison is not allowed
    std::cout << std::boolalpha << (&foo == &bar) << std::endl;
    return 0;
}

但是，如果一个函数指针被强制转换为另一个函数指针的类型，是否定义了将该强制转换的结果与另一个函数指针进行比较的行为？

#include <iomanip>
#include <iostream>

int foo() { return 0; }
void bar(int) {}

int main()
{
    auto cast_ptr = reinterpret_cast<decltype(&bar)>(&foo);

    // Printed "false" when I tried it, but is this guaranteed?
    std::cout << std::boolalpha << (cast_ptr == &bar) << std::endl;
}

如果两个运算符都被转换为一个共同但不同的类型呢？

#include <iomanip>
#include <iostream>

int foo() { return 0; }
void bar(int) {}

int main()
{
    using cast_type = void(*)();
    auto cast_foo = reinterpret_cast<cast_type>(&foo);
    auto cast_bar = reinterpret_cast<cast_type>(&bar);

    // Also printed "false" when I tried it, but is this guaranteed?
    std::cout << std::boolalpha << (cast_foo == cast_bar) << std::endl;
}

我知道函数指针比较相等当且仅当它们都指向nullptr 或同一个函数。我不清楚的是，是否允许在比较中使用已转换为另一个函数指针类型的函数指针。

上下文

我正在维护一个带有 c 兼容 API 的 c++ 库。该库记录对 API 函数的每次调用。在运行时有选择地禁用某些功能的日志记录变得很有用。就可用性而言，当前最好的提议是提供一个新的 API 函数，该函数将指向应该禁止记录的 API 函数的指针作为参数。由于 API 函数具有不同的参数，因此这些指针将具有不同的类型，并且需要转换为常见的函数指针类型，例如 void(*)()。然后，在记录 API 函数调用之前，将在 void(*)() 的容器中搜索被调用函数的地址，以了解是否记录该调用。

Answer 1

来自[expr.reinterpret.cast]

函数指针可以显式转换为不同类型的函数指针。 [...] 除了将类型“指向T1”的纯右值转换为“指向T2”的类型（其中T1 和T2 是函数类型）并返回其原始类型会产生原始指针值，这种指针转换的结果是未指定的。

未指定强制转换的函数指针是否相等。

指针可以显式转换为任何大到足以容纳它的整数类型。映射函数是实现定义的。

因此，转换为 std::intptr_t 或其他合适的类型是很自然的选择，前提是实现不使用一些古怪的转换。

来自GCC's documentation

如果指针表示大于整数类型，则从指针到整数的强制转换丢弃最高有效位，如果指针表示小于整数类型，则符号扩展¹，否则位没有改变。

又名理智的转换。在大多数情况下，我敢打赌，这可能是你会发现的。

_{[1] GCC 的未来版本可能会进行零扩展，或者使用目标定义的 ptr_extend 模式。不要依赖符号扩展。}