通过对数组成员的越界访问来访问类成员答案

【问题标题】：Class member access through out of bounds access to array member通过对数组成员的越界访问来访问类成员
【发布时间】：2020-10-07 14:16:36
【问题描述】：

我见过一个非常有经验的程序员做这样的事情：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
typedef int BOOL;

BOOL is_max(int a) {
    return a&3;
}

class Foo
{
    public:
    inline Foo()    {}
    inline ~Foo()   {}

    int     min[3];
    int     max[3];
};

int main()
{   
    Foo foo = Foo();
    for (int i=0; i<3; i++) {
        foo.min[i] = i;
        foo.max[i] = i+3;
    }
    
    BOOL b = is_max(75); // b==3
    
    // Print out foo.max[1] (which is foo.min[4])
    cout << foo.min[1+b] << endl;
}

这是代码中计算量非常大的部分。所以我想它确实比使用 if 条件创建分支要快。由于两个数组（max 和 min）都是 int 类型并且在类定义中是连续的，因此这应该始终有效。

是否有理由避免这种方法？我知道这对于代码的可读性和可维护性可能不是最好的（例如，如果有人会在错误的位置添加第三个成员在类定义中，即在min 和max 之间）。可能会有更好的方法

int[6] extrema;

除此之外，这种方法还有其他缺点吗？这会以某种方式导致过早终止/分段错误吗？

【问题讨论】：

编译器可以在成员之间添加任意填充。
除此之外，我认为使用BOOL 作为整数类型看起来很混乱，应该避免。
你不应该这样做，因为它在技术上是越界访问和未定义的行为。
int extrema[6]; int* min = &extrema[0]; int* max = &extrema[3];?
@David 这是一种有时在没有布尔类型的旧 C 中看到的方法。当未定义的行为可能不被视为大事时，也可能已经编写了较旧的代码库。可能是因为优化范围更窄？

标签： c++ arrays pointers data-structures

【解决方案1】：

有两个问题，首先，如果b 大于1 是越界访问，这是未定义的行为。

另一个问题是，编译器只看到foo.max[i] = i+3;，但在您的代码中没有任何迹象表明max 在循环之后的任何时候都被使用。所以从优化器的角度来看，由于访问max 槽min 是无效的，它可以假设循环中的foo.max[i] = i+3; 是无用的，理论上可以将其优化掉。

基于对 gcc 的编译输出的简短了解，开启了优化，这似乎确实如此。

因此，即使不涉及任何未知的填充，并且您可以确定内存布局，它仍然绝对是您绝对不能做的事情。

【讨论】：