容器中不同对象的成员之间的指针差异是否相同？

Question

c++ 宏 offsetof 只是在标准布局类型上使用时定义的行为。据我了解，这是因为编译器可以根据其运行的代码的上下文更改数据的内存布局。 （例如从不使用变量时）

但是，我想知道存储在一个范围中的所有元素是否共享相同的布局。或者，换句话说，如果以下代码定义明确：

template<typename T>
concept has_member_int = requires(const T& x)
{
  { x.member } -> std::same_as<int>;
};

template <std::ranges::Range Range_t, has_member_int T>
void setEveryMemberTo20(Range_t<T> range)
{
  if (range.size() > 0)
  {
    auto& firstElement = *(range.begin());
    
    auto ptrdiffToMember = &(firstElement.member) - &firstElement;
    
    for (auto& element : range)
    {
      *(reinterpret_cast<int*>(&element + ptrdiffToMember)) = 20;
    }
  }
}

Answer 1

我想知道存储在一个范围中的所有元素是否共享相同的布局

当然可以，否则遍历多个相同类型的元素并访问每个元素的相同成员是不可能的。给定成员的偏移量是相对于元素类型的。对于该类型的 all 实例，该偏移量是相同的。因此，一个类型中所有成员的组合构成了该类型的布局，并且该布局在该类型的所有用途中保持一致。

但是，您对成员偏移量的处理都是错误的。您通过从 int* 指针中减去 T* 指针来计算偏移量，

• 甚至不应该编译，因为你不能减去不同类型的指针。
• 即使编译成功，也不会在T 内为您提供member 的正确字节 偏移量。

然后您将该偏移量应用于T* 指针，这将使指针前进那么多T 实例，而不是那么多字节。 IOW，如果member 在T 中的偏移量为4，则您将T* 指针前进sizeof(T) * 4 字节，而不仅仅是4 个字节。

我认为您需要重新了解指针算法的实际工作原理。

试试类似的方法：

auto& firstElement = *(range.begin());
// or: T& firstElement = ...
    
auto ptrdiffToMember = reinterpret_cast<uintptr_t>(&firstElement.member) - reinterpret_cast<uintptr_t>(&firstElement);
// or: auto ptrdiffToMember = offsetof(T, member);
    
for (auto& element : range)
{
    *(reinterpret_cast<int*>(reinterpret_cast<uintptr_t>(&element) + ptrdiffToMember)) = 20;
}

但是，正如 @alterigel 在 cmets 中所说，只需使用 element.member = 20; 代替。您根本不需要处理指针操作：

template <std::ranges::Range Range_t, has_member_int T>
void setEveryMemberTo20(Range_t<T> range)
{
  for (auto& element : range)
  {
    element.member = 20;
  }
}