Question

我有以下功能模板：

template <class MostDerived, class HeldAs>
HeldAs* duplicate(MostDerived *original, HeldAs *held)
{
  // error checking omitted for brevity
  MostDerived *copy = new MostDerived(*original);
  std::uintptr_t distance = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(held) - reinterpret_cast<std::uintptr_t>(original);
  HeldAs *copyHeld = reinterpret_cast<HeldAs*>(reinterpret_cast<std::uintptr_t>(copy) + distance);
  return copyHeld;
}

目的是复制特定类型的对象，并通过与输入相同的子对象将其“保持”。请注意，原则上HeldAs可能是MostDerived的模糊或不可访问的基类，因此没有演员可以在这里提供帮助。

这是我的代码，但它可以用于我无法控制的类型（即我无法修改MostDerived或HeldAs）。该函数具有以下前提条件：

*original属于动态类型MostDerived
HeldAs是MostDerived或MostDerived的直接或间接基类（忽略cv-qualifiation）
*held引用*original或其基类子对象之一。

让我们假设前提条件令人满意。 duplicate在这种情况下是否定义了行为？

C ++ 11 [expr.reinterpret.cast]说（大胆强调我的）：

4指针可以显式转换为足以容纳它的任何整数类型。映射功能是   实现定义。 [注意：对于那些了解寻址结构的人来说，这并不奇怪   底层机器。 -end note ] ...

5可以将整数类型或枚举类型的值显式转换为指针。转换的指针   到一个足够大小的整数（如果在实现上存在任何这样的整数）并返回到相同的指针类型   将具有其原始价值; 指针和整数之间的映射是实现定义的。   [注意：除3.7.4.3中所述外，此类转换的结果不是安全派生的指针   值。 -end note ]

好吧，假设我的编译器是GCC（或Clang，因为它使用GCC的实现定义行为的定义）。引用GCC docs chapter 5关于C ++实现定义的行为：

... C语言的相应文档中记录了一些选项。见C Implementation。 ...

On chapter 4.7（C实现，数组和指针）：

将指针转换为整数的结果，反之亦然（C90 6.3.4，C99和C11 6.3.2.3）。

如果指针表示大于整数类型，则从指针到整数的转换会丢弃最高有效位，如果指针表示小于整数类型，则签名扩展，否则位不变。

如果指针表示小于整数类型，则从整数到指针的强制转换丢弃最高有效位，如果指针表示大于整数类型，则根据整数类型的符号扩展，否则位不变

到目前为止，这么好。看来，因为我使用的std::uintptr_t保证对任何指针足够大，并且因为我处理相同的类型，copyHeld应该指向相同的HeldAs *copy的{{1}}子对象指向held内。

不幸的是，GCC文档中还有一个段落：

当从指针转换为整数并再次返回时，结果指针必须引用与原始指针相同的对象，否则行为未定义。也就是说，可能不会使用整数运算来避免指针运算的未定义行为，如C99和C11 6.5.6 / 8中所禁止的那样。

重击。所以现在似乎即使*original的值是根据前两段的规则计算的，第三个仍然会将其发送到Undefined-Behavior域。

我基本上有三个问题：

我的阅读是否正确且copyHeld的行为未定义？
这是哪种未定义的行为？ “正式未定义，但无论如何都会做你想要的”，或“期望随机崩溃和/或自发的自焚”一个？
如果它确实是未定义的，有没有办法以明确定义的（可能依赖于编译器的）方式做这样的事情？

虽然就编译器而言，我的问题仅限于GCC（和Clang）行为，但我欢迎一个考虑所有类型硬件平台的答案，从普通桌面到异国情调。

Answer 1

通常的模式是在基类中放置clone() 然后每个派生类都可以实现自己的克隆版本。

class Base
{
     public:
        virtual Base*  clone() = 0;
};

class D: public Base
{
        virtual Base*  clone(){  return new D(*this);}
};

指针/整数算术（un）定义的行为

1 个答案: