类型和未定义行为之间的指针转换

Question

在 C++ 中，如果 A 和 B 是不同的类，则将 A* 强制转换为 B* 然后取消引用（即给定）通常是未定义的行为

A *a = ...;

写是未定义的行为

((B*)a)->x

即使x 在两个类中具有相同的类型和偏移量也是如此。

另一方面，char* 对强制转换规则有特殊豁免。这样写是不是就说明定义明确了？

((B*)(char*)a)->x

Answer 1

这个问题取决于A和B的类型。

如果B 是A 的基类，或者A 是B 的基类，那么((B *)a) 是一个静态转换，所以((B *)a)->x 是正确的，如果B 是基类；或者如果B 是派生类并且a 实际上指向B 类型对象的A 部分。

如果A 和B 是不相关的类型，那么我们就得看看严格的别名规则了。这是一些具体的代码：

struct A { int p,q,r; } a;
struct B { int z,y; } b;
static_assert( sizeof a == 3 * sizeof(int) );
static_assert( sizeof b == 2 * sizeof(int) );

假设断言通过，我们知道((B *)&a)->y 必须指定与a.q 相同的内存位置。

这里有两种思想流派：

1. ((B *)&a)->y 是 int 类型的左值，a.q 是 int 类型的对象。 int 与 int 兼容，因此不存在别名冲突。

2. 求值((B *)&a)->y意味着(*(B *)&a).y，它首先求值*(B *)&a，这违反了严格的别名规则，因为*(B *)&a没有指定包含B的内存位置。

   李>

我个人选择（1）；我不认为案例 2 中的评估算作“访问”，严格的别名规则谈到“访问”：

如果程序尝试通过非下列类型之一的左值来访问对象的存储值，则行为未定义：

但是有一个灰色区域，因为虽然读取((B *)&a)->y 访问的是int 对象的存储值；目前尚不清楚它是否也被视为访问包含该对象的结构的存储值的一部分。

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((B*)(char*)a)->x 与后一种情况没有区别，我们仍然会得到int 类型的左值。在继承的情况下，如果是多重继承，那么这可能会破坏代码，因为它将static_cast 变成reinterpret_cast。