c++ final 非虚拟类是否被重新解释为数组可以安全使用？答案

【问题标题】：Is c++ final non-virtual class reinterpreted as array safe for use?c++ final 非虚拟类是否被重新解释为数组可以安全使用？
【发布时间】：2014-01-10 19:30:42
【问题描述】：

我有一个仅声明相同类型字段的非虚拟最终类。

struct Vector3 final
{
    float X, Y, Z;
    Vector3(float x, float y, float z) : X(x), Y(y), Z(z)
    {

    }

    float Sum()
    {
        return X + Y + Z;
    }
};

将指向此类实例的指针重新解释为浮点数组是否安全？

int main(int argc, const char *argv[])
{
    Vector3 v(10, 20, 30);
    Vector3 *pV = &v;
    float *ff = reinterpret_cast<float*>(pV);

    std::cout << ff[0] << std::endl << ff[1] << std::endl << ff[2] << std::endl;

    char c;
    std::cin >> c;

    return 0;
}

【问题讨论】：

我不确定，因为可能会添加填充（否则我会发布答案）。如果你想要这种行为，为什么不重载operator[]？它肯定会让您的呼叫站点更清洁。
@ChrisHayes 是的，这是正确的解决方案。
除了 9.2/14 之外还有其他内部填充的来源吗？它似乎对包含单一类型成员的标准布局类没有影响：“实现对齐要求可能会导致两个相邻的成员不会立即相互分配；管理虚拟功能的空间要求也是如此（10.3）和虚拟基类（10.1）。”我在 C++11 中找不到其他填充来源，但这也不是完全没有填充的保证。

标签： c++ arrays pointers c++11 reinterpret-cast

【解决方案1】：

不，不是——数据成员之间可能存在填充。

【讨论】：

还有谷歌“严格别名”。他需要通过char* 或其他编译器特定的非别名类型来访问。例如，GCC 提供__attribute__((__may_alias__))。
@KitsuneYMG 是的，还有一些 ((packed)) 属性。
@KitsuneYMG（我确实知道什么是严格别名。）
在 C++11 中唯一提到填充是在 9.2/14 中：“实现对齐要求可能会导致两个相邻的成员不能立即分配；管理虚拟空间的要求也可能如此函数（10.3）和虚拟基类（10.1）。”。添加填充的引用原因都不适用于其成员都具有相同类型的标准布局结构。
@Casey 抱歉，但我看不出标准布局的类如何改变这种情况。我能在标准中找到关于指针转换和别名等的所有内容是通常的“指向结构指向其初始成员的指针”子句（及其变体，包括关于结构的常见初始序列的语句）。此外，9.2.20 断言：“[注意：因此可能在标准布局结构对象中存在未命名的填充，但不是在其开头，这是实现适当对齐所必需的。--结束注释]”。

【解决方案2】：

这是安全的，但要小心breaking strict aliasing！

在 C++11 行话中，您的结构是 Standard Layout，因此可以安全地通过 reinterpret_cast 将其转换为它的第一个成员：

§ 9.2.20 类成员 [class.mem]

一个指向标准布局结构对象的指针，使用 reinterpret_cast 进行适当转换，指向其初始成员（或者如果该成员是位字段，则指向它所在的单元），反之亦然。

随后的浮点数在内存中是连续的，就像一个数组一样。

为什么不提供operator[]？

【讨论】：

测试了一下，放了一个static_assert

【解决方案3】：

一般来说，在可移植的 C++ 中，没有；因为系统（编译器、运行时等）可以随意订购和空间结构/类成员。例如，在 CPU 字边界上对齐成员。

如果您控制用于构建项目的编译器，您可以摆脱它。如果您使用的是 VC，则需要使用 #pragma pack: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/2e70t5y1.aspx

【讨论】：

不能完全免费订购它们（它可以将公众放在私人之前，等等，但不能进行随机洗牌）但你对填充问题是正确的。