引用具有擦除类型 (void*) 的指针

Question

我可以从T* 中获取T*&。现在我需要以类型擦除的方式存储我的T*，更具体地说是void*。我可以从void* 中获取T*& 吗？ （当然知道我的void* 确实指向Ts）

例子：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <numeric>

int main() {
  int n = 10;
  void* mdbuf = malloc(n*sizeof(double));
  double* mdarr = (double*)mdbuf;
  std::iota(mdarr,mdarr+n,0.); // initialize the memory with doubles

  // solution 1: works but not what I want since I want to refer to the type-erased mdbuf variable
  double*& mdarr_ref = mdarr; // ok, now mdarr_ref refers to variable mdarr
  
  // solution 2: does not compile
  double*& mdbuf_ref = (double*)mdbuf; // error: cannot bind non-const lvalue reference of type 'double*&' to an rvalue of type 'double*'

  // solution 3: compiles and work but I want to be sure this is not out of pure luck: is it undefined behavior?
  double*& mdbuf_ref = (double*&)mdbuf; // we would like mdbuf_ref to refer to variable mdbuf. It compiles...
  std::iota(mdbuf_ref,mdbuf_ref+n,100.);
  for (int i=0; i<n; ++i) {
    std::cout << mdbuf_ref[i] << ", "; // ...does what we want in this case... is it valid however?
  }
}

编辑：也许一种看待它的方式如下：

double d;
void* v_ptr = &d;
double* d_ptr = (double*)v_ptr; // (1) valid
double& d_ref = d; // (2) valid
double& d_ref2 = (double&)d; // (3) valid? Should be the same as (2) ?
double*& d_ref3 = (double*&)v_ptr; // (4)

问题是：(4) 有效吗？如果（1）和（3）成立，它只是链接两者，所以我希望它是有效的，但我想要一些证据

Answer 1

我将采用您的第二个示例并使用别名重写其中的部分内容，以更好地说明您的要求。

using V = void*;
using K = double*;

double d;
V v_ptr = reinterpret_cast<V>(&d);
V &v_ptr_ref1 = v_ptr; //Refers to the `V` object denoted by `v_ptr`.
K d_ptr = &d;
K &d_ptr_ref1 = d_ptr; //Refers to the `K` object denoted by `d_ptr`.
V &d_ptr_ref2 = reinterpret_cast<V&>(d_ptr);

所以，我们有两种类型：K 和 V。在最后一行，我们使用K 类型的对象初始化对V 的引用。所以d_ptr_ref2被初始化为引用K类型的对象，但是引用的类型是V。

它们是否“只是”指针类型并不重要。在 C++ 中，指针是对象类型，它们遵循任何其他对象类型的所有规则。

C++ 的严格别名规则禁止在某些非常特殊的情况之外通过不同类型的泛左值（如引用）访问一种类型的对象。具体例外情况因版本而异，但没有版本的 C++，其中 void* 和 double* 是例外。

尝试访问 d_ptr_ref2 意味着您正在通过不相关类型 V 的引用访问类型为 K 的对象。这违反了严格的别名，因此会产生未定义的行为。

Answer 2

您的解决方案 1 是唯一的答案；你can’t lie about the pointer type itself。 （这个问题是关于 C 的，但 C++ 引用的规则是等价的。）