在这种情况下是 clang 错误、gcc 错误还是两者都错误 - 用成员指针抛弃 constness答案

【问题标题】：Is clang wrong, gcc wrong, or both wrong in this case - casting away constness with member pointers在这种情况下是 clang 错误、gcc 错误还是两者都错误 - 用成员指针抛弃 constness
【发布时间】：2020-10-14 21:33:18
【问题描述】：

在 C++ 中，casting away constness 的概念由标准严格定义。诸如static_cast 和reinterpret_cast 之类的强制转换不允许在显式转换中丢弃常量。抛弃 constness 的定义在很大程度上依赖于限定转换定义，它表示两种类型可以执行到 similar 类型的限定转换。例如，reinterpret_cast 可以对不相似的部分进行强制转换。

这是godbolt 中也提供的示例：

struct T{};
struct F{};

void f() {
    const int* const T::* const * const * const x {};
    
    // pointer to array - works in clang (trunk),
    // works in gcc (trunk)
    reinterpret_cast<int* const T::* const (*) [2]>(x);

    // member pointer to pointer - works in clang (trunk), 
    // fails in gcc (trunk)
    reinterpret_cast<int* const * const * const * const>(x);

    // member pointer to another member pointer type - fails in clang (trunk),
    // fails in gcc (trunk)
    reinterpret_cast<int* const F::* const * const * const>(x);
}

回忆一下类似的定义。 每个级别的类型必须是类别：

...每个 Pi 是“指向”（[dcl.ptr]）、“指向类型 Ci 的成员的指针”（[dcl.mptr]）、“Ni 数组”或“未知数组”边界” ([dcl.array])

要相似，每个Pi必须属于同一类别：

...对应的 Pi 分量要么相同，要么一个是“Ni 的数组”，另一个是“未知边界的数组”

在第一种情况下，数组和指针并不相似。 GCC 和 clang 正确地表示 X[] 和 X* 类型不相似，因此 reinterpret_cast 开始忽略任何经过数组的 const 限定符（因此 const int* const 可以转换为 int*）。一切都很好。

在第二种情况下，指针和成员指针不应该相似。 clang 正确地表示类型不相似，因此 reinterpret_cast 起作用。GCC 表示类型相似，因此我们正在抛弃 constness。 我很确定 GCC 在这里是错误的。

在第三种情况下，我们比较不同类的两个成员指针。 clang 和 GCC 都认为它们是相似的，但是如果我们仔细查看草案，它会说 “指向类型 Ci 的成员的指针”。如果它们是不同的类型，我们不应该认为它们不相似吗？ clang 和 gcc 都错了吗？

顺便说一句，MSVC 允许上述所有操作，而不会发出警告（godbolt 上的 x64 msvc 19.27）。

编辑：第三种情况可以用更简单的方式重现：

const int T::* f;
reinterpret_cast<int F::*>(f);

【问题讨论】：

代码会产生很多警告。我猜你在某个地方有 UB。
您确定您在标准行为实际定义的领域中坚定不移吗？ ??????
@yeoman 我不是，但这就是我添加语言律师标签的原因:)
“抛弃常量”的定义并不关心相似性。注意 Ps 上的上标。

标签： c++ gcc casting clang language-lawyer

【解决方案1】：

I had a discussion with Richard Smith (the creator of clang) 和我得出的结论是，如果我们传入-pedantic，那么所有三种情况都应该无法编译，并且 MSVC 确实是出现错误的情况。这是因为在每个示例中都存在一个 cv 分解，其中 reinterpret_cast 将抛弃 constness，因此理想情况下该操作不应该能够工作。但是，clang 具有允许它处理警告的扩展。它本身不是 UB。

【讨论】：