在指针和引用上使用“reinterpret_cast”时编译器警告的差异[关闭]

Question

假设我有两个结构

struct B 
{ 
int n;
};

struct C
{ 
int k;
};

和

B b = {};
C& c = reinterpret_cast<C&>(b); //Not Ok , compiler(gcc 8.5 with -O2 -Wall) is not happy 
C *c1 = reinterpret_cast<C*>(&b); //Okay, compiler(gcc 8.5 with -O2 -Wall) is happy

示例代码：

#include<new>
#include<iostream>



int main() {


struct B { int n; };


struct C
 { int k; }
;

B b = {};
C c = reinterpret_cast<C&>(b);
C *c1 = reinterpret_cast<C*>(&b);

printf("b.n is %d\n",b.n);
printf("c.k is %d\n",c.k);
printf("c1.k is %d\n",c1->k);
    return 0;
}

有人可以帮助我理解为什么上述代码的行为存在差异，尽管我相信它们在功能上是相同的吗？

我希望编译器即使在引用时也会很高兴，因为我知道这两种类型具有相同的内存对齐方式。

我收到以下警告

<source>:142:29: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules [-Wstrict-aliasing]
 C c = reinterpret_cast<C&>(b);

见https://godbolt.org/z/4o7bhGrYP

Answer 1

此处适用的

reinterpret_cast

的项目符号是：

5. 任何对象指针类型 T1* 都可以转换为另一个对象指针类型 cv T2*。这完全等同于

   static_cast<cv T2*>(static_cast<cv void*>(expression))

   （这意味着如果 T2 的对齐要求不比 T1 的更严格，则指针的值不会改变，并且将结果指针转换回其原始类型会产生原始值）。在任何情况下，只有在类型别名规则允许的情况下，才能安全地取消引用结果指针（见下文）

和

6. 类型 T1 的左值 (C++11 前) 泛左值 (C++11 起) 表达式可以转换为对另一个类型 T2 的引用。结果是

   *reinterpret_cast<T2*>(p)

   的结果，其中 p 是指向由表达式指定的对象的“指向 T1 的指针”类型的指针。没有创建临时文件，没有复制，没有调用构造函数或转换函数。只有在类型别名规则允许的情况下，才能安全地访问生成的引用（见下文）

类型别名规则说

每当尝试通过 AliasedType 类型的泛左值读取或修改 DynamicType 类型对象的存储值时，行为是未定义的，除非满足以下条件之一：

唯一可能适用的项目符号是：

• AliasedType 和 DynamicType 类似。

类似的是以下之一：

• 它们是同一类型；或
• 都是指针，指向的类型相似；或
• 都是指向同一类成员的指针，指向的成员类型相似；或
• 都是大小相同的数组或者都是未知界的数组，数组元素类型相似。 （直到 C++20）
• 它们都是相同大小的数组或者其中至少一个是未知边界数组，并且数组元素类型相似。

A

和

C

不是数组。

A*

和

C*

不相似。

因此，

c

和

c1

都没什么用。

c

无法访问，

c1

只能转换回

A*

。其他任何事情都会导致未定义的行为。

编译器没有义务对未定义的行为发出警告或错误。它会针对引用发出警告，因为您无法对该引用执行任何操作。它不会对指针发出警告，因为这样的转换可能很有用（但只是作为中间结果，只能转换回

B*

）。

reinterpret_cast

不是你可以仅仅因为

A

和

C

看起来一样就可以应用的任意转换。如果您想将

B

转换为

C

，您需要进行适当的转换。