在 boost::serialization 中导出 class 偏移量计算。有效吗？

Question

boost::serialization 包含 this code:

reinterpret_cast<std::ptrdiff_t>(
    static_cast<Derived *>(
        reinterpret_cast<Base *>(1 << 20)
    )
) - (1 << 20)

它的目的是计算基数和派生数之间的偏移量类。此代码是否没有未定义的行为？

我问的原因是ASAN+UBSAN抱怨。例如，这段代码

#include <iostream>

class Foo { public: virtual void foo() {} };
class Base { public: virtual void base() {} };
class Derived: public Foo, public Base {};

int main()
{
    std::cout <<
       (reinterpret_cast<std::ptrdiff_t>(
            static_cast<Derived *>(
                reinterpret_cast<Base *>(1 << 20)
            )
       ) - (1 << 20));
}

编译为（gcc 版本 9.2.1）

g++ -fsanitize=address -fsanitize=undefined -fno-omit-frame-pointer -g main.cpp

产生这个输出

AddressSanitizer:DEADLYSIGNAL
=================================================================
==72613==ERROR: AddressSanitizer: SEGV on unknown address 0x0000000ffff8 (pc 0x0000004012d9 bp 0x7ffd5b3eecf0 sp 0x7ffd5b3eece0 T0)
==72613==The signal is caused by a READ memory access.
    #0 0x4012d8 in main main.cpp:13
    #1 0x7f74a90d5f42 in __libc_start_main (/lib64/libc.so.6+0x23f42)
    #2 0x40112d in _start (/home/.../a.out+0x40112d)

AddressSanitizer can not provide additional info.
SUMMARY: AddressSanitizer: SEGV main.cpp:13 in main

是误报还是这段代码真的有问题？

2019 年 12 月 9 日更新： 根据 Filipp 的提议和我的实验，此代码似乎有效并且不会产生任何警告：

std::aligned_storage<sizeof(Derived)>::type data;
reinterpret_cast<char*>(&data)
  - reinterpret_cast<char*>(
        static_cast<Base*>(
            reinterpret_cast<Derived*>(&data)));

有人发现此代码段有任何问题吗？如果没有，我会建议给 boost.

2019 年 12 月 16 日更新： 将 was merged 修复到 boost::serialization develop 分支。

Answer 1

reinterpret_cast<Base *>(1 << 20)

这不是一个有效的指针。

static_cast需要对其进行评估，它具有未定义的行为。

这是一个有趣的 "trick"，但它似乎没有明确定义，-fsanitize 选项的结果证实了这一点。

This does not seem to be unusual for boost::serialization.

Answer 2

如另一个答案所示，问题是 (1 << 20) 不是任何对象的地址。使用原则上可以存储 Derived 的 char[] 似乎可以解决该问题：

#include <stdint.h>
#include <stddef.h>
#include <stdio.h>

class Foo { public: virtual void foo() {} };
class Base { public: virtual void base() {} };
class Derived: public Foo, public Base {};

int main() {
    alignas (Derived) char const buffer[sizeof(Derived)] = {};
    Derived const* const derived = reinterpret_cast<Derived const*>(buffer);
    Base const* const base = derived;
    ptrdiff_t const delta =
        reinterpret_cast<char const*>(derived) -
        reinterpret_cast<char const*>(base);
    ::printf("%td\n", delta);
    return 0;
}

Is it a false-positive or does this code really have problems?

根据对标准的严格阅读，该代码确实表现出 UB，因此从这个意义上讲，它不是 false 肯定。实际上，boost 作者和编译器作者都同意这只是指针数学运算，所以无论如何它都应该做正确的事情。

编辑：除非涉及的碱基之一是virtual。然后演员将尝试从 vtable 中读取偏移量。

编辑 2：使用 nullptr 产生 0。更改为使用本地对齐缓冲区。

在 boost::serialization 中导出 class 偏移量计算。有效吗？

Derived class offset calculation in boost::serialization. Is it valid?

c++

boost

boost-serialization