Question

最初是this question的主题，它出现了OP只是忽略了取消引用。与此同时，this answer让我和其他人思考 - 为什么允许使用C风格的演员或reinterpret_cast投射指向引用的指针？

int main() {
    char  c  = 'A';
    char* pc = &c;

    char& c1 = (char&)pc;
    char& c2 = reinterpret_cast<char&>(pc);
}

上面的代码在Visual Studio上编译时没有任何警告或错误（关于演员），而GCC只会给你一个警告，如here所示。

我的第一个想法是指针以某种方式自动被取消引用（我正常使用MSVC，所以我没有得到GCC显示的警告），并尝试了以下内容：

#include <iostream>

int main() {
    char  c  = 'A';
    char* pc = &c;

    char& c1 = (char&)pc;
    std::cout << *pc << "\n";

    c1 = 'B';
    std::cout << *pc << "\n";
}

显示非常有趣的输出here。所以你似乎访问指向变量，但与此同时，你不是。

想法？解释吗？标准报价？

Answer 1

嗯，这就是reinterpret_cast的目的！顾名思义，该转换的目的是将内存区域重新解释为另一种类型的值。因此，使用reinterpret_cast，您始终可以将一种类型的左值转换为另一种类型的引用。

这在语言规范的5.2.10 / 10中有所描述。它还说reinterpret_cast<T&>(x)与*reinterpret_cast<T*>(&x)是一样的。

在这种情况下，您正在构建指针的事实完全并不完全无关紧要。不，指针不会自动解除引用（考虑到*reinterpret_cast<T*>(&x)解释，甚至可能会说相反的情况：该指针的地址是自动获取的）。在这种情况下，指针只是“占据内存中某些区域的某个变量”。该变量的类型无论如何都没有区别。它可以是double，指针，int或任何其他左值。该变量仅被视为您将重新解释作为另一种类型的内存区域。

至于C风格的演员表 - 在这种情况下它只被解释为reinterpret_cast，所以上面的内容立即适用于它。

在第二个示例中，您将引用c附加到指针变量pc占用的内存中。当您执行c = 'B'时，强制将值'B'写入该内存，从而完全破坏原始指针值（通过覆盖该值的一个字节）。现在，被破坏的指针指向一些不可预测的位置。后来你试图取消引用被破坏的指针。在这种情况下发生的事情是纯粹的运气。程序可能会崩溃，因为指针通常是不可分的。或者你可能会很幸运，并使你的指针指向一些不可预测但有效的位置。在这种情况下，程序将输出一些东西。没有人知道它会输出什么，并且没有任何意义。

可以将第二个程序重写为没有引用的等效程序

int main(){
    char* pc = new char('A');
    char* c = (char *) &pc;
    std::cout << *pc << "\n";
    *c = 'B';
    std::cout << *pc << "\n";
}

从实际角度来看，在小端平台上，您的代码将覆盖指针的最低有效字节。这样的修改不会使指针指向太远离其原始位置。因此，代码更可能打印一些东西而不是崩溃。在big-endian平台上，你的代码会破坏指针中最重要的字节，从而将它抛向指向一个完全不同的位置，从而使你的程序更容易崩溃。

Answer 2

我花了一段时间才弄清楚，但我想我终于明白了。

C ++标准指定强制转换reinterpret_cast<U&>(t)等同于*reinterpret_cast<U*>(&t)。

在我们的案例中，U为char，t为char*。

扩展这些，我们看到发生以下情况：

我们将参数的地址转换为强制转换，产生char**类型的值。
我们reinterpret_cast此值为char*
我们取消引用结果，产生char左值。

reinterpret_cast允许您从任何指针类型转换为任何其他指针类型。因此，从char**到char*的演员表格格式正确。

Answer 3

我会尝试使用我对引用和指针的根深蒂固的直觉来解释这一点，而不是依赖于标准的语言。

C没有引用类型，它只有值和指针，因为，在物理上在记忆中，我们只有价值观和指针。
在C ++中，我们添加了对语法的引用，但你可以将它们视为一种语法糖 - 没有特殊的数据结构或内存布局方案来保存引用。

嗯，＆＃34;＆＃34;＆＃34;从这个角度来看？或者更确切地说，你将如何实施＆＃34;一个参考？当然，用指针。因此，每当您在某些代码中看到引用时，您可以假装它只是一个以特殊方式使用的指针：如果int x;和int& y{x};那么我们真的有一个int* y_ptr = &x;如果我们说y = 123;，我们只是指*(y_ptr) = 123;。这与我们使用C数组下标（a[1] = 2;）时实际发生的情况没有什么不同，a是＆＃34;衰变＆＃34;表示指向其第一个元素的指针，然后执行的是*(a + 1) = 2。

（旁注：编译器实际上总是在每个引用后面都有指针;例如，编译器可能会使用寄存器来引用变量，然后指针可以＆＃ 39; t指向它。但这个比喻仍然非常安全。）

接受＆＃34;引用实际上只是伪装的指针＆＃34;现在，我们可以用reinterpret_cast<>()忽略这种伪装，这应该不足为奇。

_{PS - std::ref在您深入研究时也只是一个指针。}

Answer 4

当你进行投射，使用C风格的演员或使用reinterpret_cast时，你基本上是在告诉编译器看另一种方式（“你不介意，我知道我在做什么”）。

C ++允许您告诉编译器这样做。这并不意味着这是一个好主意......

Answer 5

它被允许，因为C ++在你施放时几乎可以提供任何东西。

但至于行为：

pc是一个4字节指针
（char）pc尝试将指针解释为一个字节，特别是四个字节中的最后一个
（char＆amp;）pc是相同的，但返回对该字节的引用
当您第一次打印电脑时，没有任何事情发生，您看到存储的信件
c ='B'修改4字节指针的最后一个字节，所以它现在指向别的东西
当您再次打印时，您现在指向一个不同的位置来解释您的结果。

由于指针的最后一个字节被修改，新的内存地址就在附近，因此不太可能存在于您的程序不允许访问的内存中。这就是为什么你没有得到seg-fault。获得的实际值是未定义的，但很可能是零，这解释了将其解释为char时的空白输出。

为什么允许将指针强制转换为引用？

5 个答案: