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c++ - reinterpret_cast 可以更改对象表示吗？

coder 2023-11-15 原文

我对 reinterpret_cast 的心理模型一直是，将表达式的位序列视为不同类型，并且 cppreference (注意:这不是 C++ 标准的引用)似乎同意这一点:

Unlike static_cast, but like const_cast, the reinterpret_cast expression does not compile to any CPU instructions. It is purely a compiler directive which instructs the compiler to treat the sequence of bits (object representation) of expression as if it had the type new_type.

在寻找保证时，我偶然发现了 [expr.reinterpret.cast] 下的注释:

[ Note: The mapping performed by reinterpret_­cast might, or might not, produce a representation different from the original value. — end note ]

这让我想知道:在什么情况下 reinterpret_cast 会产生一个对象表示不同于原始值的值？

最佳答案

这是一个例子:如果你阅读 4th要点:

A pointer can be explicitly converted to any integral type large enough to hold all values of its type. The mapping function is implementation-defined. [ Note: It is intended to be unsurprising to those who know the addressing structure of the underlying machine. — end note ]

现在，它是实现定义的，i 的值在这里:

void *ptr = <some valid pointer value>;
uintptr_t i = reinterpret_cast<uintptr_t>(ptr);

它可以是任何东西，前提是 reinterpret_casting i 返回我们将得到 ptr。

ptr 和i 的表示可能不同。该标准只是说 i 的值应该“不足为奇”。甚至，如果我们将 reinterpret_cast ptr 转换为更宽的整数(例如，如果指针是 32 位，转换为 unsigned long long int) ，表示必须不同，因为变量的大小不同。

所以我认为 cppreference 描述具有误导性，因为可以有 reinterpret_cast，这实际上需要 CPU 指令。

Here另一种情况(由 IInspectable 发现)，Keith Thompson 的评论:

The C compiler for Cray vector machines, such as the T90, do something similar. Hardware addresses are 8 bytes, and point to 8-byte words. void* and char* are handled in software, and are augmented with a 3-bit offset within the word -- but since there isn't actually a 64-bit address space, the offset is stored in the high-order 3 bits of the 64-bit word. So char* and int* are the same size, but have different internal representations -- and code that assumes that pointers are "really" just integers can fail badly.

char * 和 int * 在 Cray T90 上有不同的表示，所以:

int *i = <some int pointer value>;
char *c = reinterpret_cast<char *>(i);

这里，i 和 c 在 Cray T90 上会有不同的表示(并且进行这种转换肯定会使用 CPU 指令)。

(我已经验证了这一点，Cray C/C++ Reference Manual SR–2179 2.0 的第 3.1.2.7.1 章)

关于c++ - reinterpret_cast 可以更改对象表示吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/52021400/

reinterpret_castreinterpretcodec++language-lawyer

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