malloc分配的对象的动态类型是什么？

Question

C++标准中提到了“动态类型”这个术语（C标准在类似的上下文中提到了“有效类型”），例如：

如果程序尝试通过除以下类型之一的glvalue访问对象的存储值，则行为未定义： - 对象的动态类型，

但是，使用malloc分配对象的动态类型如何确定呢？

例如：

void *p = malloc(sizeof(int));
int *pi = (int*)p;

pi所指向的对象的动态类型将会是int吗？

- vitaut

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我认为你的假设是错误的，在C语言中似乎不存在这个术语。也许你指的是“有效类型”？此外，我认为这些事情的规则在C和C++中可能会有很大不同，所以最好分别提出两个问题。 - Jens Gustedt

@JensGustedt 您是正确的，这在C语言中被称为“有效类型”。 - vitaut

https://dev59.com/xmvXa4cB1Zd3GeqPL7RP - Jiminion

@vitaut：术语“有效类型”和“动态类型”完全没有任何关系。 - Nicol Bolas

@M.M：但是现在还没有“类型为T的对象”。你从哪里得到了float和int？它们不是malloc调用的一部分。这里只有存储空间而没有对象。所有对象都需要存储空间，但并非所有存储空间都需要对象。 - Nicol Bolas

Answer 1

根据C++规范： 动态类型： 指由glvalue表达式所表示的glvalue引用的最派生对象（1.8）的类型。

malloc的返回值是未初始化存储块。没有任何对象在该存储中构建，因此它没有动态类型。 void*不指向对象，只有对象才有动态类型。 您可以通过开始其生命周期，在该存储中创建一个对象。但在这样做之前，它只是存储。

- Nicol Bolas

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谢谢。那么我的例子呢？pi所指向的对象会有动态类型int吗？ - vitaut

Answer 2

在C语言中，有效类型只在访问对象时才相关。然后它由以下方式决定：

• 声明类型（如果有）
• 另一个对象的类型，该对象是它的副本（例如，memcpy）
• 通过其进行访问的lvalue的类型，例如如果将void*转换为另一种指针类型（例如int*），然后对其进行解引用。

通常情况下，使用malloc分配的对象会发生后一种情况，如果将malloc的返回值赋给指针类型。

- Jens Gustedt

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在C++中，也就是这个问题所涉及的内容，malloc不会创建对象。仅仅通过int来别名化它产生的原始存储空间是完全无意义的。 - Columbo

@Columbo，当我回答这个问题时，它也被标记为C。 - Jens Gustedt

Answer 3

动态类型是一个正式术语，用于描述本质上是多态对象的东西，即具有至少一个虚函数的对象。因此，这是一个C++术语，例如C没有虚拟概念。

但是malloc如何确定对象的动态类型？

它不会。malloc分配N个原始字节的内存，并通过void*返回它-必须由您推断正确的类型。此外，这块内存只表示放置对象的区域，但是除非您显式调用其构造函数，否则该对象将不会存在。（再次从C++角度考虑）

指向pi的对象的动态类型将是int吗？

不是，因为仅当描述具有类类型的对象时，术语“动态类型”才有意义。int不是也不能成为类类型。

class Foo
{
   //virtual ~Foo() = default; 
   virtual void f() {}
};

class Bar : public Foo
{
  virtual void f() {}
};

// ...
Foo *ptr = new Bar();

在这里，ptr的静态类型是Foo，而其动态类型是Bar。

- edmz

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我认为这不正确，因为在标准中，“动态类型”似乎包括原始类型。 - vitaut

@vitaut：仅在技术上，它才包括非虚拟类型。非虚拟类型的动态类型是其本身。 - Nicol Bolas

动态类型 <glvalue>指代由glvalue表达式所引用的最派生对象（1.8）的类型。 [例如：如果一个静态类型为“指向类B的指针”（8.3.1）的指针p指向从B（第10章）派生出来的类D的对象，则表达式*p的动态类型为“D”。参考文献（8.3.2）处理方式相似。——示例结束] - ftynse

如果你指的是“有效类型”，那么它就是“int”。 - edmz

@vitaut：我知道这些术语看起来可能有关联，但实际上它们并不是完全相关的；如果您有建议可以使这更清晰，请告诉我。 - edmz

C++标准不使用“有效类型”这个术语。 - vitaut

Answer 4

现状是 malloc 不会创建对象。唯一能够创建对象的结构是 new 表达式、定义、转换和变体成员的赋值。请参见P0137R0以获得正确的措辞。

如果您想使用由 malloc 提供的存储空间（假设它被正确地对齐，这是默认情况，除非您使用扩展对齐方式），请调用放置 new 的函数。

auto p = malloc(sizeof(int));
int* i = new (p) int{0};
// i points to an object of type int, initialized to zero

因此，在C++中使用malloc是相当无用的，因为普通的new将上述步骤有效地合并为一步。

另请参见相关问题中问者的@T.C.'s answer。

- Columbo

Answer 5

根据C++11标准中的1.3.7，

动态类型是指由glvalue表达式所表示的glvalue对象（1.8）中最派生的对象的类型。 [例如：如果一个静态类型为“指向类B的指针”（8.3.1）的指针p指向从B（第10条）派生出来的类D的对象，则表达式*p的动态类型为“D”。引用（8.3.2）的处理方式类似。- 结束示例]

举个例子。

class A {}
class B : public A {}
A *a = new B;

a的“静态”类型是A *，而其动态类型是B *。

引用不同类型的想法是为了防止类似于以下情况的发生

class A{}
class B : public A {int x;}
class C : public A {int y;}
A *a = new B;
reinterpret_cast<C *>(a)->x;

这可能导致未定义的行为。

void * 不指向对象，但动态类型和声明类型之间的区别仅对对象有意义。

- ftynse

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谢谢您提供标准报价，但是malloc的结果怎么样呢？pi指向的对象是否具有动态类型int？ - vitaut