Question

_{我查看了以下相关问题，但似乎没有一个问题可以解决我的确切问题：one，two，three。}

我正在编写一个集合，其中存储了元素（键值对）以及一些簿记信息：

struct Element {
    Key key;
    Value value;
    int flags;
};

std::vector<Element> elements;

（为简单起见，假设Key和Value都是标准布局类型。无论如何，该集合不会与任何其他类型一起使用。）

为了支持基于迭代器的访问，我编写了覆盖operator->和operator*的迭代器，分别向用户返回键值对的指针和引用。但是，由于集合的性质，永远不允许用户更改返回的密钥。出于这个原因，我已经声明了KeyValuePair结构：

struct KeyValuePair {
    const Key key;
    Value value;
};

我在迭代器上实现了operator->，如下所示：

struct iterator {
    size_t index;

    KeyValuePair *operator->() {
        return reinterpret_cast<KeyValuePair *>(&elements[index]);
    }
};

我的问题是：reinterpret_cast使用定义良好，还是调用未定义的行为？我试图解释标准的相关部分并检查有关类似问题的问题的答案，但是，我没有从中得出明确的结论，因为......：

两个结构类型共享一些初始数据成员（即key和value），这些成员仅在const - 资格认证方面有所不同;
标准没有明确说明T和cv T是布局兼容的，但它也没有说明相反的情况;此外，它要求它们具有相同的表示和对齐要求;
如果第一个有多个成员具有布局兼容类型，则两个标准布局类类型共享一个共同的初始序列;
对于包含共享一个公共初始序列的类类型成员的联合类型，允许使用任一联合成员（9.2p18）检查此类初始序列的成员。 - 对于共享一个公共初始序列的reinterpret_cast ed指针到结构，没有类似的明确保证。 - 但是，保证指向struct的指针指向其初始成员（9.2p19）。

仅使用此信息，我发现无法推断出Element和KeyValuePair结构是否共享一个共同的初始序列，或者是否有任何其他共同点可以证明我reinterpret_cast的合理性。

顺便说一句，如果您认为使用reinterpret_cast用于此目的是不合适的，而且我真的面临XY问题，因此我应该做其他事情来实现我的目标，让我知道。

Answer 1

我的问题是：这是使用reinterpret_cast定义良好，还是确实如此它调用未定义的行为？

reinterpret_cast这里是错误的做法，你只是违反了严格的别名。 reinterpret_cast和union在这里有所不同，但有些令人困惑，但这种情况的措辞非常明确。

你最好简单地定义一个联盟：

union elem_t {
   Element e{}; KeyValuePair p;
   /* special member functions defined if necessary */
};

...并将其用作矢量元素类型。请注意，在确定布局兼容性时，将忽略cv-qualification - [basic.types] / 11：

两种类型 cv1 T1和 cv2 T2是布局兼容类型，如果 T1和T2属于同一类型，[...]

因此，Element和KeyValuePair确实共享一个共同的初始序列，并且访问p的相应成员，如果e存在，则定义良好。< / p>

另一种方法：定义

struct KeyValuePair {
    Key key;
    mutable Value value;
};

struct Element : KeyValuePair {
    int flags;
};

现在提供一个迭代器，它只是从向量中包装const_iterator并向上转换要公开的引用/指针。 key无法修改，但value将是。