Question

struct Vec
{
    double x, y, z;
};

Vec vec;
vec.x = 1.0;
vec.y = 2.0;
vec.z = 3.0;
double res = (&vec.x)[2];    // (&vec.x)[2] should be equal to vec.z

变量 res 的值应该等于3.但是当我打开优化时，编译器会错误地重新排序指令并且 res 包含一些垃圾。一些可能的重新排序示例：

vec.x = 1.0;
vec.y = 2.0;
vec.z = 3.0;
res = (&vec.x)[2];    // correct value

vec.x = 1.0;
vec.y = 2.0;
res = (&vec.x)[2];    // incorrect value
vec.z = 3.0;

vec.x = 1.0;
res = (&vec.x)[2];    // incorrect value
vec.y = 2.0;
vec.z = 3.0;

这是编译器中的错误吗？或者不允许像这样访问struct data members？

修改

我刚刚意识到之前的代码确实有效，对不起。但这不起作用：

Vec vec;
vec.x = 1.0;
vec.y = 2.0;
vec.z = 3.0;
double res = (&vec.x)[i];    // (&vec.x)[i] should be equal to vec.z when i == 2

当编译时不知道变量 i 时，编译器会错误地重新排序指令。

Answer 1

您正在调用未定义的行为。 (&vec.x)[2]与(&vec.x) + 2等价，标准（§[expr.add] / 4）有关于指针添加的说法（强调我的）：

添加或减去具有整数类型的表达式时从指针开始，结果具有指针操作数的类型。如果指针操作数指向数组对象⁸⁴的元素，以及数组足够大，结果指向一个元素偏移量原始元素使得下标的差异结果和原始数组元素等于整数表达式。换句话说，如果表达式P指向一个的第i个元素数组对象，表达式（P）+ N（等效地，N +（P））和（P）-N （其中N的值为n）分别指向i + n和i - 数组对象的第n个元素，只要它们存在即可。而且，如果表达式P指向数组对象的最后一个元素，即表达式（P）+1指向数组对象的最后一个元素，如果表达式Q指向一个数组的最后一个元素对象，表达式（Q）-1指向数组的最后一个元素宾语。 如果指针操作数和结果都指向元素相同的数组对象，或一个超过数组的最后一个元素对象，评估不得产生溢出;否则，行为未定义。

另见上文提到的注释84：

84）为此目的，不是数组元素的对象被认为属于单元素数组;见5.3.1。

由于vec.x不是数组，因此它被认为是单元素数组的元素。因此vec.x和vec.z不是同一数组的元素，并且行为未定义。

Answer 2

除了未定义的行为之外，请注意C ++不会强制将它们彼此相邻地分配。如果你想通过索引和名称引用它们，我建议你采取另一种方式：

struct Vec
{
    double elems[3];
    double& x;
    double& y;
    double& z;

    Vec()
    : x( elems[0] ), y( elems[1] ), z( elems[2] )
    {
    }
};

如果你不能为每个对象提供可能的（但不是必需的）额外空间，你可以将x，y，z声明为返回引用的函数。

Answer 3

我最终找到了一个解决方案，它可以防止指令重新排序，并且不会增加Vec结构的大小：

struct Vec
{
    union
    {
        struct
        {
            double x, y, z;
        };
        double data[3];
    };
};

Vec vec;
vec.x = 1.0;
vec.y = 2.0;
vec.z = 3.0;
double res = vec.data[i];

感谢您的回答。

编译器指令重新排序

3 个答案: