我可以将 POD C-Array 的某些字节范围重新解释为 std::array<char,n> ?</char,n>

Question

我想使用长字节数组s固定连续字节作为std::map<std::array<char,N>,int>中的键。 我可以通过将s子数组重新解释为std::array<char,N>来做到这一点而不进行复制吗？

这是一个最小的例子：

#include <map>
int main() {
    std::map<std::array<char,10>,int> m;
    const char* s="Some long contiguous data";

    // reinterpret some contiguous 10 bytes of s as std::array<char,10>
    // Is this UB or valid? 
    const std::array<char,10>& key=*reinterpret_cast<const std::array<char,10>*>(s+5);

    m[key]=1;
}

我会说是的，因为char是一种不需要 alignment 到特定地址的 POD 类型（与更大的 POD 类型相比，请参阅https://stackoverflow.com/a/32590117/6212870 ）。 因此，只要覆盖的字节仍然是s的子范围，即只要我确保没有缓冲区溢出，就可以从每个地址开始reinterpret_cast转换为std::array<char,N> 。

我真的可以这样做reinterpret_cast还是 UB？

编辑：在评论中，人们正确地指出了这样一个事实，即我无法确定对于std::array<char,10> arr它认为(void*)&arr==(void*)&arr[0]由于填充std::array模板 class 的内部 c 数组数据成员的可能性，即使这通常不应该是这种情况，特别是因为我们正在考虑一个char POD 数组。 所以我更新了我的问题：

当我通过static_assert检查确实没有填充时，我可以像上面那样依赖reinterpret_cast吗？ 当然，代码不会再在有填充的编译器/平台组合上编译，所以我不会使用这种方法。 但我想知道：除了填充之外还有其他问题吗？ 或者代码是否通过static_assert检查有效？

Answer 1

不——无论该类型的布局如何，该地址都没有std::array<char,10>类型的object 。 （ char的特殊规则不适用于恰好具有char子对象的类型。）与往常一样，行为未定义的不是reinterpret_cast本身，而是当将其用作map键时通过该非对象进行的访问. （在这种情况下，您可以做的只是将其转换回真实类型，用于需要固定指针类型但实际上不使用 object 的类 C 接口。）

这种访问当然也涉及副本； 如果您的目标是完全避免复制，只需制作一个

std::map<const char*,int,ten_cmp>

其中ten_cmp是一个仿函数类型，它比较从每个地址开始的 10 个字节（通过std::strncmp或std::string_view ）。

如果您确实希望map拥有其密钥数据，只需将字符串中的std::memcpy转换为密钥即可； 编译器通常会认识到这种临时“缓冲区”不需要独立存在，并且实际上以您希望使用reinterpret_cast的方式从源中读取。