获取包含成员子对象的完整对象的地址

Question

我有两个类，大致定义如下：

class Inner {
public:
  bool is_first;
};

class Outer {
public:
  char some_other_member;
  Inner first;
  Inner second;
}

我知道内层只存在于外层中，并且当且仅当相应对象是第一个成员，而不是第二个时，相应的bool标志将设置为true。

我正在寻找一种符合标准的方法来派生指向包含一些内部对象的Outer对象的指针。当然，我可以只在每个Inner对象中存储一个指针，但由于Inner类非常小，而且我有很多，这似乎是浪费内存（因此也是宝贵的缓存）。

显然，编译器应该知道first，first和包含的外部对象之间的内存偏移量。问题是：是否有一种符合标准的方法告诉编译器“获取该偏移量，将其从指向内部的指针中减去，并使其成为外部指针”？

我知道如果Outer将包含Inners作为基本子对象（例如，这个），我可以使用强制转换来 -我觉得成员子对象应该可以有类似的功能？

Answer 1

这就是offsetof的作用。

像这样的东西：

Outer *Inner::getOuter() {
    size_t offset = flag ? offsetof(Outer, first) : offsetof(Outer, second);
    return reinterpret_cast<Outer *>(
        reinterpret_cast<char *>(this) - offset);
}

请注意，您正在重新解释广播，因此您完全有责任知道自己在做什么。如果标志不同步，您将得到未定义的行为。

请注意，指针算法只允许在数组中使用，但是6.9/4 ([basic.types])明确指出每个对象都存储在这样一个< code>unsigned char数组中:

T 类型的对象的对象表示是 T 类型的对象所占用的 N 个无符号 char 对象的序列，其中 N 等于大小（T）。

在这个数组中，定义了指针算法。但你需要确保你确实在分配范围内。

Answer 2

没有严格正确的解决方案，你会碰到一些指针算术规则。然而，有一个实现定义的解决方案，它几乎总是做您期望它做的事情

auto get_outer(Inner& i)
{
    return (Inner*)(((uintptr_t)&i) - offsetof(Outer, first));
}

catch是指针和整型转换是由实现定义的。

Answer 3

您应该注意，从指向成员的指针获取指向父对象的指针的问题通常是无法解决的。

偏移和强制转换仅适用于标准布局类型。在其他情况下，这是未定义的行为。

例如，对于多重虚拟继承，它会失败。在这种情况下，成员访问是通过比添加编译时偏移量更复杂的方式实现的。也许这实际上并不相关，因为它很少被使用，但是您明确地要求符合标准。