char* 转换和别名规则

Question

根据严格别名规则：

struct B { virtual ~B() {} };
struct D : public B { };

D d;
char *c = reinterpret_cast<char*>(&d);

任何类型的对象都可以转换成char*，但现在的问题是，它是否会指向&d的相同地址？C++标准保证它将返回相同的地址。

- user1086635

---

我认为你的析构函数命名不正确。 - Seth Carnegie

我不知道答案。但是，这个知识何时会在实际中有用呢？其中的“ever”表示强调。 - Oliver Charlesworth

好问题。有些强制转换实际上可以改变地址（例如涉及多重继承时）。我想知道这是否是这种情况。 - Kos

“相同地址”是什么意思？应该什么等于什么？ - n. m.

问题在哪里？（你无法解决的问题） - Qchmqs

Answer 1

c 和 &d 确实具有相同的值，如果你重新解释将 c 转换为 D*，你会得到一个有效的指针，可以对其进行解引用。此外，你可以将 c 视为（指向数组 char[sizeof(D)] 的第一个元素的）不透明数组 - 这确实是将指针转换为 char 指针的主要目的：允许序列化和反序列化（例如 ofile.write(c, sizeof(D));），但通常只应对基本类型（及其数组）执行此操作，因为复合类型的二进制布局通常无法以可移植的方式指定。

正如 @Oli 正确指出并希望我加强的那样，你真的永远不应该将复合类型作为整体进行序列化。结果几乎永远无法进行反序列化，因为多态类和数据字段之间的填充的实现未指定且不可访问。

请注意，通过类似的推理，reinterpret_cast<char*>(static_cast<B*>(&d)) 可以被视为一个不透明数组 char[sizeof(B)]。

- Kerrek SB

---

我认为你可能应该更清楚地表明，像这样序列化/反序列化非POD类（即带有虚函数指针的类）是一个非常非常糟糕的想法。 - Oliver Charlesworth

@OliCharlesworth: 嗯，对象没有任何隐藏的“vptrs”...这都在类实现中。对象应该仍然具有相当“正常”的布局，至少直到你进入虚拟继承的领域...通常的填充问题是不序列化类类型的“天真”方式的一个更为直接的原因（尽管也许有一些情况是可以的，例如，使用内存映射网络I/O的相同机器的HPC集群...）。买家自负 :-) - Kerrek SB

什么？虚函数的存在意味着类实例必须有一个vptr（在任何典型的实现中）。 - Oliver Charlesworth

@OliCharlesworth：嗯，我可能对此有一个错误的想法...我一直认为每个类只有一个vtable。你所需要的就是一个实例指针来调用成员函数，甚至是虚函数... - Kerrek SB

确实，该类包含虚函数表。但是每个实例都包含一个指向虚函数表的虚函数指针。 - Oliver Charlesworth

Answer 2

2003年C++标准的第5.2.10节第7点规定：可以将对象的指针显式转换为不同类型的对象的指针。除了将类型为“指向T1”的rvalue转换为类型为“指向T2”的指针（其中T1和T2是对象类型，且T2的对齐要求不比T1更严格）并返回其原始类型指针值，此类指针转换的结果未指定。如果你所说的“相同地址”是指“原始指针值”，那么这个条目就是“是”。

- Gnawme

Answer 3

意图很明确（不需要争论）：

reinterpret_cast 永远不会改变地址的值，除非目标类型不能表示所有地址值（例如小整数类型，在具有内在对齐的指针类型上：例如只能表示偶地址的指针，或者对象指针和函数指针不能混合使用...）。

标准措辞未能捕捉到这一点，但这并不意味着这里存在真正的实际问题。

char *c = reinterpret_cast<char*>(&d);

c 将始终指向 d 的第一个字节。

- curiousguy