將Vec *轉換為雙倍*

Question

我試圖了解我所提供的框架，並對其進行緩慢調試。 在我的情況下，我有一個Vec數組，並帶有一個指針：

Vec *cx =....;

我的Vec是一個定義如下的結構：

struct Vec {
    double x, y, z;                  // position, also color (r,g,b)
    Vec(double x_ = 0, double y_ = 0, double z_ = 0){ x = x_; y = y_; z = z_; }
    Vec operator+(const Vec &b) const { return Vec(x + b.x, y + b.y, z + b.z); }
    Vec operator-(const Vec &b) const { return Vec(x - b.x, y - b.y, z - b.z); }
    Vec operator-() const { return Vec(-x, -y, -z); }
    Vec operator*(double b) const { return Vec(x*b, y*b, z*b); }
    Vec mult(const Vec &b) const { return Vec(x*b.x, y*b.y, z*b.z); }
    Vec& norm(){ return *this = *this * (1 / sqrtf(x*x + y*y + z*z)); }
    double dot(const Vec &b) const { return x*b.x + y*b.y + z*b.z; } // cross:
    Vec operator%(Vec&b){ return Vec(y*b.z - z*b.y, z*b.x - x*b.z, x*b.y - y*b.x); }
    double max() const { return x>y && x>z ? x : y > z ? y : z; }
};

我想知道如果將Vec數組轉換為雙精度數組會發生什么實際情況。 在實踐中：

double * cast = (double*)cx;

它帶給我什么？

為了理解，我嘗試這樣做：

Vec boh = Vec(1.0, 1.0, 1.0);
Vec boh2 = Vec(2.0, 2.0, 2.0);
Vec * try = new Vec[2];
try[0] = boh;
try[1] = boh2;
double* try2= (double*)try;

我意識到try指向第一個Vec，即boh1，因此，如果我去調試，我會看到x，y，z值設置為1。同樣，try2應該指向與boh1相關的“東西”，但是調試顯示我說try2的值為1.000000。 那么，實際發生了什么？

編輯：“ try”不能用作c ++中變量的名稱。

Answer 1

它仍然會為您提供指向Vec的指針，這根本不是double 。 強制轉換的作用是告訴編譯器完全不考慮try的實際類型，有效地假裝try不是。

使用try2將導致未定義的行為 。

Answer 2

“實際上”正在發生的事情是，由於結構的數據成員是3的兩倍，因此您的同事指望C的行為，他們將內存看作是double而不是Vec 。 在C語言中，它的作用就像一個“聯合”，也就是說，在內存中布置的結構僅一個接一個的三倍。 在您的情況下（使用C ++），就像聯合一樣發生（請參閱EDIT）。 因此，您正在從boh中訪問1.0（您稱其為boh1 ）。 別人說，行為是不確定的。 我相信“依賴於實現”可能會更准確，但是我會順應他們（除非可以找到參考）。

無論如何，您的代碼示例已經可以重構。 如果您的同事依靠這種行為，他們應該清楚地表明這一點，以使其他人不會來改變這種結構。

編輯 ：好的，我發現了一個引用，表明這不是未定義的行為（除非我誤解了該引用）。 根據C ++規范的第9節（ss7,10），該結構是POD結構。 9.2（ss13）中介紹了POD（普通舊數據）布局。

9 ss10
POD struct110是一個非聯合類，既是一個瑣碎的類又是一個標准布局類，並且不具有非POD結構，非POD聯合（或此類數組）類型的非靜態數據成員。 類似地，POD聯合是既是普通類又是標准布局類的聯合，並且不具有非POD結構，非POD聯合（或此類數組）類型的非靜態數據成員。 POD類是可以是POD結構或POD聯合的類。

9 ss7
如果滿足以下條件，則S類為標准布局類：
—（7.1）沒有非標准布局類（或此類數組）或引用的非靜態數據成員，
—（7.2）沒有虛擬函數（10.3）和虛擬基類（10.1），
—（7.3）對所有非靜態數據成員具有相同的訪問控制（條款11），
—（7.4）沒有非標准布局的基類，
—（7.5）最多具有一個給定類型的基類子對象，
—（7.6）在該類中及其所有基類中首先聲明了所有非靜態數據成員和位字段，並且在同一類中首次聲明了該類；
—（7.7）沒有類型M（S）的元素類型（如下定義）作為基類。109

9.2秒13
分配具有相同訪問控制（第11條）的（非聯盟）類的非靜態數據成員，以便以后的成員在類對象中具有更高的地址。 未指定具有不同訪問控制的非靜態數據成員的分配順序（第11條）。 實施一致性要求可能會導致兩個相鄰成員不能彼此立即分配； 管理虛擬功能（10.3）和虛擬基類（10.1）的空間要求也可能如此。

因此，我懷疑您的同事是依靠POD布局來獲得類似“工會”的行為。 我仍然認為這是非常糟糕的做法。 如果無法避免，則應添加編譯時檢查或記錄結構以識別此要求。

Answer 3

正如其他人指出的那樣，您正在做的事情是非常錯誤的-我不再贅述。

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為什么在調試器中看到1.0000？ 為此，原因如下：

try是一個指針，因此它是Vec * try = new Vec[2];之后的值Vec * try = new Vec[2]; 是分配數組的一些內存地址。
當你做double* try2 = (double*)try; 您要告訴編譯器獲取try的值並將其復制到try2 。 就是這樣-該值即一個內存地址正在被復制。

之后，如果您觀察*try2存在什么值，則會在*try2指向的地址處看到一個double try2值的文本表示try2 。 由於您將Vec結構復制到該地址，因此您將看到的值來自該數據，該數據在相對存儲位置0處為double Vec值-這是Vec的x成員，您將其分配了1.0。

同樣，所有這些都可以並且應該被認為是巧合，因此您一開始就不應該進行此類轉換。

Answer 4

您的程序的行為是不確定的。

本質上， sizeof(double)與sizeof(Vec)因此所有指針算術和數組索引將在C樣式強制轉換后分解。