有什么安全的方法可以在 std::optional<T> 中导出 T 的偏移量吗？答案

【问题标题】：Is there any safe way to derive the offset of a T inside a std::optional<T>?有什么安全的方法可以在 std::optional<T> 中导出 T 的偏移量吗？
【发布时间】：2022-01-18 22:20:39
【问题描述】：

给定std::optional<T>，是否可以从T 的地址推导出std::optional<T> 的地址？

可能的实现：

template<typename T>
struct myoptional
{       static std::size_t getOffset(void)
        {       static const myoptional<T> s(std::inplace());
                return reinterpret_cast<const char*>(&s.value())
                       - reinterpret_cast<const char*>(&s);
        };
};

【问题讨论】：

T的地址是什么意思？ T 是一种类型。
std::optional<int> i = 5; auto ao = &i; auto ai = &*i;
即使你得到了这个偏移量，在实践中你可能没有用这个信息做任何有用的事情。这很可能是 XY 问题。您应该询问您正在尝试解决的问题，而不是询问您尝试过的解决方案。
@MichaelChourdakis 是 T 类型对象的地址，大概？还有什么意思？

标签： c++ stl stdoptional addressof

【解决方案1】：

未指定在其存储空间std::optional 中存储对象的确切位置。如果您假设对于同一类型T，对象的位置始终相同，您可以（见下文）使用所示方法通过对象表示获得偏移量。

但是，即使您知道对象的偏移量，您仍然无法从指向T 对象的指针中获得指向std::optional<T> 的可用指针。您需要 std::launder 生成的指针才能使其可用，只有在 sizeof(std::optional<T>) <= sizeof(T) 时才允许这样做，这似乎不太可能/不可能。（否则它将使以前无法访问的字节在术语 reachable 的含义中可以访问，如std::launder 的先决条件，请参阅https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/launder）

目前尚不清楚标准是否允许使用reinterpret_cast 和指针算法。该标准在这方面存在一些未解决的缺陷。

你可以做的或者（据我所知）不应该有未定义的行为是将std::optional<T>的union与unsigned char[sizeof(std::optional<T>)]一起使用，而不是使用指针差异，你然后可以在循环中使用加法和指针比较来查找字符数组中与T 值的地址匹配的偏移量。参见例如this answer。

【讨论】：

@FrançoisAndrieux 如果sizeof(std::optional<T>) > sizeof(T) 则指向T 对象的指针将无法到达std::optional<T> 对象占用的存储空间中的某些字节。因此试图从T* 到std::optional<T>* 是不可能的。（这是 OP 在问题正文中询问的方向。）
对象表示上的指针算术问题是当前的语言缺陷。意图是应该允许，但措辞实际上并不支持它。
@FrançoisAndrieux 嗯，它不能更小，因为它被指定为在其内部为T 对象提供存储。
@FrançoisAndrieux 我希望我在回答中提到了你的 cmets。关于对象表示，我不清楚它是否应该以这种方式工作。问题是，如果允许显示的转换并导致指向同一数组元素的指针（std::optional<T> 对象的对象表示），这是允许指针算术所必需的，那么这种转换将有效地规避std::launder 可达性要求。您始终可以先转换为 char*/unsigned char*。