通过限定名访问成员数据的地址会产生错误

Question

我们知道，派生类public 和protected 成员的直接或间接基类在派生类中可用。

所以我有这个例子：

struct Foo{int x_ = 10;};
struct Bar : Foo{};
struct FooBar : Bar{
    void f()const{
        std::cout << &x_ << " : " << x_ << '\n';
        std::cout << &Foo::x_ << " : " << Foo::x_ << '\n';
        std::cout << &Bar::x_ << " : " << Bar::x_ << '\n';
        std::cout << &FooBar::x_ << " : " << FooBar::x_ << '\n';
    }
};



int main(){
    FooBar fb{};
    fb.f();
}

• 当我编译并运行程序时，我得到了输出：

    0x7ffc2f7ca878 : 10
    1 : 10
    1 : 10
    1 : 10
  

那么为什么通过完全限定名称访问成员数据A::x_ 的地址会产生“无效”地址？但是直接访问它（不合格的查找）是可以的。

• 我的程序是否处于未定义行为？

• 我已经使用 GCC 和 CLANG 编译了我的程序。

Answer 1

首先，您很可能不打算在每个 std::cout 语句中重复 & 运算符，因此我删除了每个重复的实例，以打印成员的值而不是其地址。

现在看这个：

#include <iostream>

struct Foo{int x_ = 10;};
struct Bar : Foo{};
struct FooBar : Bar
{
  void f()const
  {
    std::cout << &x_ << " : " << x_ << '\n';
    std::cout << &(Foo::x_) << " : " << Foo::x_ << '\n';
    std::cout << &(Bar::x_) << " : " << Bar::x_ << '\n';
    std::cout << &(FooBar::x_) << " : " << FooBar::x_ << '\n';
  }
};

int main(){
  FooBar fb{};
  fb.f();
}

输出：

0x7fffe136c594：10
0x7fffe136c594 : 10
0x7fffe136c594 : 10
0x7fffe136c594：10

一切正常！我所做的更改是将Foo::x_ 之类的表达式括在括号中。为什么？因为&Foo::x_ 使用内置地址操作符，请参阅cppreference.com 中的Member access operators。它的值是一个指向数据成员的指针，它不是一个普通的指针，因为它需要绑定到一个对象才能返回一个地址。另请参阅Similar stackoverflow question 了解更多说明。

编辑

您可能想知道为什么std::cout 为指向成员的指针显示1。这是因为隐式转换为bool：

布尔转换
整型、浮点型、无范围枚举、指针和指向成员的指针类型的纯右值可以转换为 bool 类型的纯右值。

Quotation source

转换后的值当然是true，因为你的指针是有效的，只有nullptr（和0）被转换为false。根据其他规则，true 被转换为 1。Q.E.D.

Answer 2

我的程序是否处于未定义行为？

没有。行为定义明确。

那么为什么通过完全限定名称访问成员数据 A::x_ 的地址会产生“无效”地址？

您没有使用完全限定的名称。完全限定名称始终从全局命名空间开始。例如，::Foo::x_ 将是一个完全限定名称，而 Foo::x_ 不是。

您也没有“访问”成员（插入x_ 时除外）。当您对成员名称应用一元运算符& 时，结果是指向数据成员的指针。对于&Foo::x_，类型将是int Foo::*，即指向Foo 类型int 的成员的指针。

此外，1 不一定是“无效”地址，但您观察到的根本不是地址。字符流没有接受指向数据成员的指针的流插入运算符。然而，它们确实有一个接受 bool 的重载，并且所有指向数据成员的指针都可以隐式转换为 bool，因此这种重载是重载解决方案的有效候选者。

由于指向数据成员的指针不为空，因此转换后的值为真。将 true 插入字符流时，输出为 1。