Question

这是一个有点深奥的问题，但是我很好奇以下类扩展模式在现代C ++中是否合法（例如，不构成UB）（出于所有意图和目的，我可以将讨论仅限于C + +17及更高版本）。

template<typename T>
struct AddOne {
    T add_one() const {
        T const& tref = *reinterpret_cast<T const*>(this);
        return tref + 1;
    }
};

template<template<typename> typename  E, typename T>
E<T> const& as(T const& obj) {
    return reinterpret_cast<E<T> const&>(obj);
} 

auto test(float x) {
    return as<AddOne>(x).add_one();
}

auto test1(int x) {
    return as<AddOne>(x).add_one();
}

// a main() to make this an MVCE
// will return with the exit code 16
int main(int argc, const char * argv[]) {
  return test1(15);
}

上面的代码是一个完整的示例，它在C ++ 17模式下至少使用clang编译，运行并产生预期的结果。在编译器资源管理器中检查反汇编代码：https://godbolt.org/z/S3ZX2Y

我的解释如下：标准规定reinterpret_cast可以在任何类型的指针/引用之间进行转换，但是访问那里得到的引用可能是UB（根据别名规则）。同时，将结果值转换回原始类型可确保产生原始值。

基于此，仅重新插入对float的引用作为对AddOne<float>的引用不会调用UB。由于我们从不尝试访问引用后面的任何内存作为AddOne<float>的实例，因此这里也没有UB。我们仅使用该引用的类型信息来选择add_one()成员函数的正确实现。该函数本身会将引用转换回原始类型，因此，又一次没有UB。本质上，此模式在语义上等效于此：

template<typename T>
struct AddOne {
   static T add_one(T const& x) {
      return x + 1;
   }
};

auto test(float x) {
  return AddOne<Int>::add_one(x);
}

我是正确的还是这里想念什么？

将此视为研究C ++标准的学术练习。

编辑：这不是When to use reinterpret_cast?的重复，因为该问题没有讨论转换this指针或使用reinterpret_cast来派发重新解释的类型。

Answer 1

不，那绝对不合法。由于多种原因。

第一个原因是，您有*this取消引用了AddOne<int>*，而实际上并没有指向AddOne<int>。没关系，该操作实际上不需要在“幕后”取消引用； *foo仅在foo指向兼容类型的对象时才合法。

第二个原因类似：您正在AddOne<int>上调用成员函数，但不是。同样，不必访问AddOne的任何成员（不存在）也没关系：函数调用本身就是对对象值的访问，并且违反了严格的别名规则。

Answer 2

完整的答案由@ n.m用户在评论中提供，因此出于完整性考虑，我将在此处复制。

[basic.life] c ++标准部分的一段指出：

在对象的生命周期开始之前[...]程序未定义如果[...] 指针用于访问对象的非静态数据成员或调用对象的非静态成员函数

似乎，这禁止通过重新解释的引用进行分发，因为该引用未引用活动对象。

用C ++重新解释：合法吗？

2 个答案: