如何评估指针和reinterpret_cast？

Question

我在 Visual Studio 中有以下代码运行。 c的地址与pa指向的地址相同，但与pb不同。然而，这两个三元运算符都将评估为 true，这是仅查看代码而在调试器中看不到 pa 和 pb 的指向地址时所期望的结果。第三个三元运算符的计算结果为 false.

#include <iostream>

class A
{
public:
    A() : m_i(0) {}

protected:
    int m_i;
};

class B
{
public:
    B() : m_d(0.0) {}

protected:
    double m_d;
};

class C
    : public A
    , public B
{
public:
    C() : m_c('a') {}

private:
    char m_c;
};

int main()
{
    C c;
    A *pa = &c;
    B *pb = &c;

    const int x = (pa == &c) ? 1 : 2;
    const int y = (pb == &c) ? 3 : 4;
    const int z = (reinterpret_cast<char*>(pa) == reinterpret_cast<char*>(pb)) ? 5 : 6;

    std::cout << x << y << z << std::endl;

    return 0;
}

这是如何工作的？

Answer 1

pa和pb其实是不一样的。一种测试方法是：

reinterpret_cast<char*>(pa) == reinterpret_cast<char*>(pb)

pa == &c和pb == &c都是returntrue，但这并不意味着上面一定是true。 &c 将通过隐式指针转换转换为适当的指针类型（A* 或 B*）。此转换将指针的值更改为 &c.

指向的对象的相应基 class 子对象的地址

来自 cppreference:

A prvalue pointer to a (optionally cv-qualified) derived class type can be converted to a prvalue pointer to its accessible, unambiguous (identically cv-qualified) base class. The result of the conversion is a pointer to the base class subobject within the pointed-to object. The null pointer value is converted to the null pointer value of the destination type.

（强调我的）

A是C的第一个非虚基class，所以直接放在C的内存开头space，即：

reinterpret_cast<char*>(pa) == reinterpret_cast<char*>(&c)

是true。但是，B子对象排在A之后，不可能满足上述条件。隐式转换和 static_cast 都会为您提供基本子对象的正确地址。

Answer 2

如果你添加一些额外的输出，你可以看到发生了什么；我添加了以下行：

std::cout << "pa: " << pa << "; pb: " << pb << "; c: " << &c <<  std::endl;

这个输出当然会有所不同，因为我正在打印指针的值，但它看起来像：

pa: 0x1000 pb: 0x1008 c: 0x1000

pb 指针实际上指向 pa + sizeof(int)（在我的 64 位机器上是 8 个字节）。这是因为当您这样做时：

B *pb = &c;

编译器正在将 C 对象转换为 B，并将 return 为您提供 B 变量的值。令人困惑的是你的第二个三元运算符显示为真。这是（我假设）因为 B 的地址在 C 地址的范围内。

Answer 3

你比较的是地址 pa 和 pb 直接指向，它们是不同的，因为 A 和 B 都是基于 class C 的 pa 指向 c 的基 class 子对象 A，pb 指向基 class subobject B of c，实际的内存地址会不同。它们不能t/shouldn指向相同的内存地址。

Answer 4

一个 C 实例有一个 A 子对象和一个 B 子对象。
像这样：

    |---------|
    |---------|
    |    A    |
    |---------|
 C: |---------|
    |    B    |
    |---------|
    |---------|

现在，

A *pa = &c;

使pa指向A子对象的位置，并且

B *pb = &c;

使 pb 指向 B 子对象的位置。

    |---------|
    |---------| <------ pa
    |    A    |  
    |---------|
 C: |---------| <------ pb
    |    B    |  
    |---------|
    |---------|

当您将 pa 和 pb 与 &c 进行比较时，会发生同样的事情 - 在第一种情况下，&c 是 [=15= 的位置] 子对象，第二个是 B 子对象的位置。
所以它们比较等于 &c 的原因是表达式 &c 在比较中实际上有不同的值（和不同的类型）。

当您 reinterpret_cast 时，不会进行任何调整 - 这意味着 "take the representation of this value and interpret it as representing a value of a different type"。
由于子对象位于不同的位置，因此将它们重新解释为 char 的位置的结果也不同。

如何评估指针和reinterpret_cast？

How does evaluate pointers and reinterpret_cast?

c++

pointers

multiple-inheritance

memory-layout

reinterpret-cast