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c++ - static_cast 的指针值

问题描述

在当前的标准草案（和 C++17）中，这是关于 static_casting a 的void *：

“指向cv1 void 的指针”类型的纯右值可以转换为“指向cv2 T 的指针”类型的纯右值，其中 T 是对象类型，而 cv2 与cv1具有相同的 cv 限定或大于cv1的 cv 限定。如果原始指针值表示内存中一个字节的地址A，并且A不满足T的对齐要求，那么得到的指针值是未指定的。否则，如果原始指针值指向对象a，并且存在 T 类型的对象b（忽略 cv 限定）与a指针可互转换，则结果是指向b的指针. 否则，指针值不会因转换而改变。

我想知道，转换是否可以指针互转换有什么区别？有没有一种情况，当将 avoid *转换为指针可互转换的东西实际上会改变指针值？这种区分的目的是什么？

对于完整性指针可互换：

如果满足以下条件，两个对象 a 和 b 是指针可互转换的：

  • (4.1) 它们是同一个对象，或
  • (4.2) 一个是联合对象，另一个是该对象的非静态数据成员 ([class.union])，或
  • (4.3) 一个是标准布局类对象，另一个是该对象的第一个非静态数据成员，或者，如果该对象没有非静态数据成员，则该对象的任何基类子对象（[class.内存]），或
  • (4.4) 存在一个对象 c 使得 a 和 c 是指针可互转换的，而 c 和 b 是指针可互转换的。

如果两个对象是指针可互转换的，那么它们具有相同的地址，并且可以通过 reinterpret_cast 从指向另一个对象的指针获得指向其中一个对象的指针。

标签： c++language-lawyerc++17void-pointersstatic-cast

解决方案

您可能会误解术语“指针值”。该术语在[basic.compound]/3中定义：

指针类型的每个值都是以下之一：

  • 指向对象或函数的指针（该指针被称为指向对象或函数），或

  • 超过对象末尾的指针([expr.add])，或

  • 该类型的空指针值([conv.ptr])，或

  • 无效的指针值。

指针类型的值是指向或超过对象末尾的指针，表示对象占用的内存中第一个字节（[intro.memory]）的地址或存储结束后内存中的第一个字节分别被物体占据。

所以可以看到标准中的“指针值”这个词是一个很抽象的词。即使两个指针值表示相同的地址，它们也可能具有不同的值。cppreference中的示例很好地展示了“指针值”的概念：

struct S1 { int a; } s1;
struct S2 { int a; private: int b; } s2; // not standard-layout
union U { int a; double b; } u = {0};
int arr[2];
 
int* p1 = reinterpret_cast<int*>(&s1); // value of p1 is "pointer to s1.a" because s1.a
                                       // and s1 are pointer-interconvertible
 
int* p2 = reinterpret_cast<int*>(&s2); // value of p2 is unchanged by reinterpret_cast and
                                       // is "pointer to s2". 
 
int* p3 = reinterpret_cast<int*>(&u);  // value of p3 is "pointer to u.a": u.a and u are
                                       // pointer-interconvertible
 
double* p4 = reinterpret_cast<double*>(p3); // value of p4 is "pointer to u.b": u.a and u.b
                                            // are pointer-interconvertible because both
                                            // are pointer-interconvertible with u
 
int* p5 = reinterpret_cast<int*>(&arr); // value of p5 is unchanged by reinterpret_cast and
                                        // is "pointer to arr"

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