将 ptr 显式转换为“ptr to a ptr”答案

【问题标题】：Explicit casting of ptr to "ptr to a ptr"将 ptr 显式转换为“ptr to a ptr”
【发布时间】：2012-04-15 18:23:27
【问题描述】：

我在一次采访中遇到了这段代码。

int main()
{
    int **p;
    p = (int **) new int(7);
    cout<<*p; 
    return 0;
}

我预计 *p 会出现一些运行时错误。但是当我运行代码时，它成功执行并输出“0x7”。有人可以解释一下这是如何工作的。谢谢。

【问题讨论】：

你想做什么？一个基本的经验法则是，如果你必须施放，那你就做错了。由于new int(7) 返回int*，因此您需要进行转换。但是强制转换并不能使代码正确。它只是你弄错了事实的文件。移除演员表并从那里开始工作。
@David：代码可能来自采访，而不是来自 OP。
@David Heffernan：这是笔试中的面试题。有四个选项 compile time error ， run time error ， code will run fine ，以上都不是。甚至我都不明白他们试图通过这样的面试问题来衡量什么样的知识。
是的，所以正确的答案应该是“依赖于实现”。例如，在指针与 int 大小不同的平台上，这将严重失败。
@Mr Lister：很可能，即使 sizeof (int) != sizeof(pointer) 也不会失败。它只会覆盖一些内存，但是这不会使程序崩溃的可能性很高。

标签： c++ pointers casting

【解决方案1】：

正确的答案是以上都不是，除非你有一些额外的限制。基本上，代码分配了一个int，并将该内存解释为一个int*（通过reinterpret_cast）。第一个问题是，作为reinterpret_cast，一般情况下结果是unspecified，如果int 的大小小于int* 的大小（想想64 位架构) 结果是未定义的行为，因为您正在阅读超出new 调用中分配的大小。

【讨论】：

当您将 int（32 位）转换为 int*（64 位）时，结果将扩展为 64 位。
@gulyan 但是在这种情况下，编译器不知道它应该进行那种类型的转换。唯一发生的转换是从 int* 到 int**，在上面的行中！
@gulyan: 不，在 static_cast 从 32 位整数到 64 位整数时，编译器会执行扩展大小的转换，但在 reinterpret_cast 中是这样的，它只会将代码添加到 reinterpret 内存中。也就是说，它将获取指向int 的指针并读取接下来的64 位（8 字节），就好像它是int*，这是未定义的行为。这是 C 风格转换的最大问题之一，它不像显式 C++ 转换那么清楚

【解决方案2】：

您创建一个新的 int 并使用值 7 对其进行初始化。

int *x = new int(7);

您可以将其转换为指针（例如内存地址 7 或 0x07）

int **p = (int**) new int(7);

然后你用 cout 显示这个地址。

*p is equal to (int*)7

它是一个值为 7 的指针。

【讨论】：

这似乎表明代码是正确的，或者至少它会在每种情况下产生相同的输出，而事实并非如此。 p 的取消引用会导致未定义的行为。

【解决方案3】：

new int(7);

为值为7的int分配内存并返回一个指向它的指针。

int **p = (int **) new int(7);

告诉编译器将该内存解释为int**。

cout << *p;

告诉编译器在地址*p 是一个int * 并输出它的值。值为0x07。（它将 int 7 视为地址）。额外的取消引用会导致崩溃（准确地说，是未定义的行为）。

【讨论】：

代码本身已经是未定义的行为...无需执行额外的取消引用。
@Luchian Grigore ：谢谢，很有帮助

【解决方案4】：

int main()
{
    int **p;                  // declare pointer to pointer called p
    p = (int **) new int(7);  // new allocates integer initialized to value of 7 and returns a pointer.  Cast the pointer to a point to pointer.  p now represents a pointer to a pointer with contents of 0x7.  If you called **p you would get the contents at address 0x7.
    cout << *p; // dereference p, this yields a pointer, which is an int of value 0x7.
}

这个问题很可能是为了测试你对指针的了解，但似乎不太实用。

【讨论】：

【解决方案5】：

int main()
{
    int **p = (int **) new int(7);
    cout << *p;
}

所以，new int(7) 分配了sizeof(int) 字节的内存并返回一个指向它的指针。假设内存恰好位于地址 X。然后将 X 强制转换为 (int**) 并存储在 p 中。

*p 取消引用int**，这意味着它将地址X 处的int 值7 解释为int*。

如果 sizeof(int*) 大于 sizeof(int)，则读取为 int* 将超出使用 new 分配的缓冲区 - 无论数据类型和任何重新诠释如何，始终未定义的行为。
如果大小相同，CPU 将尝试将包含整数 7 的内存读取为 int* - 这通常会产生值 int*(7)，但查看标准 5.2.10.5：

整数类型或枚举类型的值可以显式转换为指针。* [脚注：转换值为 0 的整型常量表达式 (expr.const) 总是会产生一个空指针 (conv.ptr)，但转换其他值为零的表达式不需要产生一个空指针。 ---结束脚注] 转换为足够大小的整数（如果实现中存在这样的整数）并返回相同指针类型的指针将具有其原始值；指针和整数之间的映射是由实现定义的。

因此，整数值可以保证转换为某个指针值——没有任何未定义的值——但该值是实现定义的。尽管如此，作为一个可逆操作，int 7 将产生一个值为 7 的int* 极有可能 - 这解释了观察到的输出“7”的行为。

如果指针大小小于int 大小，它将读取int 值的切片并将其解释为指针。根据字节顺序，切片可能是 0 或 7 甚至是其他值，但同样作为 int，它必须可转换为将显示的某个指针值。

【讨论】：