向量之间的转换是否定义了行为？

Question

为了在我的游戏中序列化组件，我需要能够访问各种向量中的数据，只要给定一个指针和向量的大小。

如果我只有一个指向向量的 void *，我想从向量中获取 data() 指针。我正在尝试从 std::vector<T> 转换为 std::vector<char> 以获取 data() 指针。我想知道下面的代码是否是定义的行为，并且在不同的情况下不会有任何不同。

#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<int> ints = { 0, 1, 2, 3, 4 };

    std::vector<char>* memory = reinterpret_cast<std::vector<char>*>(&ints);
    int *intArray = reinterpret_cast<int *>(memory->data());

    std::cout << intArray[0] << intArray[1] << intArray[2] << intArray[3] << intArray[4] << std::endl; //01234 Works on gcc and vc++
    std::getchar();
}

这似乎在这种孤立的情况下有效，但我不知道它是否会在序列化代码中产生错误或未定义的行为。

Answer 1

这是一个别名违规：

std::vector<char>* memory = reinterpret_cast<std::vector<char>*>(&ints);
int *intArray = reinterpret_cast<int *>(memory->data());

根据 [basic.life]，在此处访问 memory->data() 具有未定义的行为。

解决此问题的方法是调用ints.data() 以获取指向底层连续数组的int* 指针。之后，您可以将其转换为 void*、char* 或 unsigned char*（或 C++17 中的 std::byte*）。

您可以从那里转换回int* 以再次访问这些元素。

Answer 2

我不认为是UB。

使用reinterpret_cast<std::vector<char>*>(&ints)，您将一个向量对象转换为另一个不同（实际上不兼容）类型的向量对象。然而，您并没有取消引用结果指针，并且 - 因为两个向量对象很可能具有相同的别名限制 - 转换就可以了。参见，例如this 在线 C++ 草案）。请注意，向量不会“就地”存储数据类型，而是会保存指向值的指针。

5.2.10 重新解释演员表

(7) 对象指针可以显式转换为对象指针 一种不同的类型。70 当类型为“指向 T1 的指针”的纯右值 v 是 转换为“指向 cv T2 的指针”类型，如果 T1 和 T2 都是标准布局，则结果为 static_cast(static_cast(v)) types ([basic.types]) 和 T2 的对齐要求是 no 比 T1 更严格，或者如果任一类型为 void。转换一个 “指向 T1 的指针”类型的纯右值到类型“指向 T2 的指针”（其中 T1 和 T2 是对象类型，其中 T2 的对齐要求是 不比 T1 更严格）并返回其原始类型产生 原始指针值。任何其他此类指针的结果 转换未指定。

因此，来回转换矢量对象应该在这里以定义的方式工作。

其次，您将最初指向（并别名为）int 的指针“返回”到其原始类型 int。所以别名显然没有被违反。

我在这里看不到任何 UB（除非向量对象具有比向量对象更严格的别名规则，这很可能不是这种情况）。