编译器是如何被诱骗提供指向封闭 class 的指针的？

Question

我正在阅读 article 关于 C++ 如何没有字段访问器作为语言的一部分的文章。

在 post 的末尾，作者给出了一个基于宏的解决方案，该解决方案模拟了 classes 的字段访问器：

// a little trick to fool compiler we are not accessing NULL pointer here
#define property_offset(type, name) \
  (((char*)&((type*)(0xffff))->name) - (char*)(0xffff))

#define property_parent(type, name) \
  ((type*)((char*)(this) - property_offset(type, name)))

// macro defining property
#define property(type, name, parent)                                         \
  struct name##_property {                                                   \
    operator type() { return property_parent(parent, name)->get_##name(); }  \
    void operator=(type v) { property_parent(parent, name)->set_##name(v); } \
                                                                             \
   private:                                                                  \
    char zero[0];                                                            \
  } name

// our main class
class Node {

  /* visitCount will act as a field accessor */
  property(int, visitCount, Node);
};

当我运行通过预处理器时，我得到：

class Node {

  struct visitCount_property {
    operator int() { return ((Node*)((char*)(this) - (((char*)&((Node*)(0xffff))->visitCount) - (char*)(0xffff))))->get_visitCount(); }
    void operator=(int v) { ((Node*)((char*)(this) - (((char*)&((Node*)(0xffff))->visitCount) - (char*)(0xffff))))->set_visitCount(v); }    
    private: char zero[0];
    } visitCount;
};

我的想法是我还会添加我自己的实现：

int get_visitCount();
void set_visitCount(int v);

并且看起来好像 visitCount 被直接访问了。
但是，这些函数实际上会在幕后调用：

Node n;
n.visitCount = 1;     //actually calls set method
cout << n.VisitCount; //actually calls get method

我想了解更多有关访问封闭 class 的技巧：

((Node*)((char*)(this) - (((char*)&((Node*)(0xffff))

0xffff 的相关性是什么？
在十进制中是：65535。

这如何欺骗编译器访问包含 visitCount class 的 class？

我还看到这在 MSVC 上不起作用，所以我想知道是否有一种标准的方法来完成这个黑客正在做的事情。

Answer 1

0xffff 没有相关性。这只是一些数字。它可能为零（实际上如果是的话会更容易）。让我们将其分解并重写 0xffff 为 addr:

(((char*)&((type*)(addr))->name) - (char*)(addr))

(type*)(addr) 只是给了我们一些从 addr 开始的 type*。这是一个reinterpret_cast。所以我们称之为 obj:

 (((char*)&obj->name) - (char*)(addr))

我们甚至可以将第二个 addr 替换为 obj - 这是错误的类型，但无论如何我们都在进行转换，它使正在发生的事情更加清晰：

 (((char*)&obj->name) - (char*)(obj))

&obj->name 只是给了我们一个指向那个特定成员的指针，所以我们称它为 mem_ptr

((char*)mem_ptr) - (char*)(obj)

现在很清楚了 - 我们正在获取成员的地址（作为 char*）并减去父对象的地址（作为 char*）。我们使用 0xffff 只是为了在两个地方有相同的初始地址。

注意C++标准也直接为此定义了一个宏。它被称为offsetof。警告 "If type is not a standard-layout class (Clause 9), the results are undefined."

编译器是如何被诱骗提供指向封闭 class 的指针的？

How is the compiler tricked into providing a pointer to the enclosing class?

c++

class

pointers

pointer-arithmetic

field-accessors