为什么我们允许获取不完整类型的地址？

Question

考虑以下代码：

class Addressable;
class Class1  { void foo(Addressable &a) { (void) &a; } };  // OK
class Addressable { void *operator &() { return this; } };
class Class2  { void foo(Addressable &a) { (void) &a; } };  // Error: operator & private

C++为什么允许获取不完整引用类型的地址？

这可能是非法的，如上所示。这是有意为之吗？

- user541686

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我认为更好的问题是，“为什么C++首先允许对&进行重载”：D - Antti Haapala -- Слава Україні

我从不知道你可以重载 operator &()。有时候我觉得 C++ 给了开发者太多的自由。 - tenfour

@tenfour：我只能想到一种情况有用，那就是在lambda符号中表示取地址操作，例如foo[&_1]。 - user541686

如果有人知道一个好的理由，那么应该记录下来有哪些合法的原因可以重载一元运算符&？，因为现在的答案看起来像是“嗯，不知道”。 - Antti Haapala -- Слава Україні

@AnttiHaapala：已添加！ - user541686

Answer 1

是的，这是有意为之的，如果重载了operator&，那么可能会导致程序出现故障。

在C++很久以前就可以使用不完整类型的地址。在C语言中，绝对不会出现任何故障风险，因为&无法重载。

C++选择不必要地破坏先前有效的程序，并简单地规定，如果不完整类型确实有重载的&运算符，则未指定是否使用重载运算符。

引用N4140：

5.3.1 一元运算符[expr.unary.op]

如果将&应用于不完整类类型的左值，并且完整类型声明了operator&()，则未指定是使用内置含义还是调用运算符函数。

这可以解释为适用于当前正在声明的类，甚至在已经看到operator&的声明时也是如此：

extern struct A a;
struct A {
  int operator&();
  decltype(&a) m; // int, or A *?
};
int main() {
  return A().m; // only valid if m is int
}

在这里，GCC将m类型定义为A *并拒绝该程序，但是clang将其定义为int类型并接受它。

- user743382

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+1，哇。即使类型不完整时没有使用&，最后一句话是否仍然成立？换句话说，编译器是否可以始终明显忽略重载的&？ - user541686

@Mehrdad 我不明白你的评论是什么意思。如果编译器发现类型不完整，那么尝试查找重载的 operator& 将会失败，因此只能找到内置的运算符。但同时，编译器不需要精确地跟踪程序中类型尚未完全的具体位置，如果编译不是严格从上到下进行的，即使您不希望它这样做，它也可能将类型视为完整（并找到重载运算符）。 - user743382

我只是想说你最后一句话没有明确说明行为何时未指定：它总是未指定的，还是只有在&未定义时才未指定？ - user541686

@Mehrdad 没问题。我编辑了我的答案，给出了一个具体的例子。 - user743382