为什么将联合成员指针强制转换为联合指针而不是 UB，因为它们可以具有不同的大小？

Question

在下面的代码片段中，发生了缓冲区溢出，即在执行

u->b = *b;

时。

class A {
public:
  int x;
  A() {
    x = 5;
  }
};

class B {
public:
  int x;
  float y;
  B() {
    x = 10;
    y = 3.14;
  }
};

union U {
  A a;
  B b;
};

U* foo(U* u) {
  B* b = new B();
  u->b = *b;
  return u;
}

int main() {
  A* a  = new A();
  U* u = (U*) a;
  u = foo(u);
  return u->b.y;
}

从我读到的here来看，演员表

(U*) a

应该有明确的定义。据我理解，它不应该是

sizeof(U) != sizeof(A)

。

看起来

U

和

A

是指针可相互转换的，但我不确定这是否意味着强制转换已定义良好。

在这种情况下，我在遵循标准时遇到了困难，欢迎任何帮助！

Answer 1

U

类型的对象可以与其子对象

U::a

进行指针互换。这可以用

std::is_pointer_interconvertible_with_class(&U::a)

进行测试。

(U*) a

是

reinterpret_cast<U*>(a)

。这是

static_cast<U*>(static_cast<void*>(a))

，其中 [expr.static.cast]p14 说：

否则，如果原始指针值指向一个对象 a，并且存在一个与 T 类型类似且可与

a

指针相互转换的对象 b，则结果是指向 b 的指针.

该地址处可能不存在U类型的对象，这意味着您不会获得指向

U

的指针，而只是指向

U

类型的

*a

类型的指针。随后像

U

一样访问它是未定义的行为（出于明显的原因，在

[basic.lval]p11

中给出）。

但是，这有可能避免 UB。

---

operator new

调用可以返回比请求更多的字节（

[basic.stc.dynamic.allocation]p2

、[new.delete.single]p3），并且operator new隐式创建对象（

[intro.object] ]p14

）和std::is_implicit_lifetime_v<U>。该

operator new

调用

could

分配足够的字节来存储 U 对象，在这种情况下，它将隐式创建

U

，从而使其格式良好。更标准的方法是这样的：

A* a = static_cast<A*>(operator new(sizeof(U)));
U* u = reinterpret_cast<U*>(a);
u = foo(u);
return u->b.y;

这明确避免了您担心的尺寸问题。