c – 将对象的第一个字段转换为对象的类型实际上是否安全？

2019-09-01 14:08:38 阅读：128 来源： 互联网

乍一看,这看起来像未定义的行为……

#include <iostream>

struct SomeBaseClass
{
    // ...
};

struct MyFakerClass
{
    SomeBaseClass base;
    void foo() { std::cout << "hello" << std::endl; }
};

int main()
{
    MyFakerClass c;
    MyFakerClass *p = static_cast<MyFakerClass *>(static_cast<void *>(&c.base));
    p->foo();
}

…但是如果保证对象的第一个字段与对象具有相同的地址,那么这一定是安全的,对吧？还是有其他一些干预的规则吗？

解决方法:

A pointer to a standard-layout struct object, suitably converted using a reinterpret_cast, points to its initial member (or if that member is a bit-field, then to the unit in which it resides) and vice versa. [ Note: There might therefore be unnamed padding within a standard-layout struct object, but not at its beginning, as necessary to achieve appropriate alignment. — end note ]

(C 11,§9.2,¶21)

所以,只要一个类是“标准布局”,这就是安全的,即：

A standard-layout class is a class that:

has no non-static data members of type non-standard-layout class (or array of such types) or reference,

has no virtual functions (10.3) and no virtual base classes (10.1),

has the same access control (Clause 11) for all non-static data members,

has no non-standard-layout base classes,

either has no non-static data members in the most derived class and at most one base class with non-static data members, or has no base classes with non-static data members, and

has no base classes of the same type as the first non-static data member.

(C 11,§9,¶7)

关于虚拟东西的所有要求都是因为vptr：如上所述,许多编译器把它作为第一个隐藏成员,但允许它们放在任何地方,或者,如果它们能够,可以省略它或实现虚拟以其他方式调度,因此虚拟通常以未指定的方式改变类的布局.

“相同的访问控制条款”是因为

The order of allocation of non-static data members with different access control is unspecified.

(C 11,§9.2,¶15)

我想这可能是允许编译器通过访问控制重新排序/分组类的成员(即在编译器内部,类的IR可能包含每个访问控制说明符下的成员列表,这不允许保持原始排序 – 所有交错的公共/私有/受保护部分将被分组,例如私有成员可以默认放在类前面).

没有非标准布局成员/基类“递归”子句是为了确保该类是标准布局作为一个整体(基类和成员是它的一部分).

有关其他内容可能影响类布局的其他详细信息,请参见§9.2.

请注意,这是一个比POD类弱的条件(正如我在上面的注释中错误地说的那样),因为如果一个类是POD,那么它是标准布局和平凡(§9¶10)

标签：c,undefined-behavior,casting
来源： https://codeday.me/bug/20190901/1783523.html

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