从指向某个成员的指针获取指向对象的指针

Question

假设有一个结构

struct Thing {
  int a;
  bool b;
};

我得到一个指向该结构的成员b 的指针，比如某个函数的参数：

void some_function (bool * ptr) {
  Thing * thing = /* ?? */;
}

如何获得指向包含对象的指针？ 最重要的是：在不违反标准中的某些规则的情况下，我想要标准定义的行为，而不是未定义或实现定义的行为。

附带说明：我知道这会绕过类型安全。

Answer 1

如果您确定指针确实指向结构中的成员b，就像有人这样做

Thing t;
some_function(&t.b);

那么您应该可以使用offsetof 宏来获取指向该结构的指针：

std::size_t offset = offsetof(Thing, b);
Thing* thing = reinterpret_cast<Thing*>(reinterpret_cast<char*>(ptr) - offset);

请注意，如果指针ptr 没有实际指向Thing::b 成员，那么如果您使用指针thing，上述代码将导致未定义的行为。

Answer 2

void some_function (bool * ptr) {
  Thing * thing = (Thing*)(((char*)ptr) - offsetof(Thing,b));
}

我认为没有UB。

Answer 3

X* get_ptr(bool* b){
    static typename std::aligned_storage<sizeof(X),alignof(X)>::type buffer;

    X* p=static_cast<X*>(static_cast<void*>(&buffer));
    ptrdiff_t const offset=static_cast<char*>(static_cast<void*>(&p->b))-static_cast<char*>(static_cast<void*>(&buffer));
    return static_cast<X*>(static_cast<void*>(static_cast<char*>(static_cast<void*>(b))-offset));
}

首先，我们创建一些可以保存X的静态存储。然后我们得到可能存在于缓冲区中的X对象的地址，以及该对象的b元素的地址。

回溯到char*，因此我们可以得到bool在缓冲区中的偏移量，然后我们可以使用它来将指向真实bool的指针调整回指向包含X的指针.

Answer 4

我的建议来自Offset from member pointer without temporary instance 中的@Rod 答案，以及Offset of pointer to member 中类似的@0xbadf00d 答案。

我开始设想一种偏移形式来驱动指向类数据成员的指针的实现，后来通过相关帖子和我所做的测试证实了这一点。

我不是 C++ 的从业者，所以很抱歉。

#include <iostream>
#include <cstddef>

using namespace std;

struct Thing {
    int a;
    bool b;
};

template<class T, typename U>
std::ptrdiff_t member_offset(U T::* mem)
{
    return 
    ( &reinterpret_cast<const char&>( 
        reinterpret_cast<const T*>( 1 )->*mem ) 
      - reinterpret_cast<const char*>( 1 )      );
}

template<class T, typename U>
T* get_T_from_data_member_pointer (U * ptr, U T::*pU) {
  return reinterpret_cast<T*> (
      reinterpret_cast<char*>(ptr) 
    - member_offset(pU));
}

int main()
{

    Thing thing;
    thing.b = false;

    bool * ptr = &thing.b;
    bool Thing::*pb = &Thing::b;

    std::cout << "Thing object address accessed from Thing test object lvalue; value is: " 
        << &thing << "!\n";     
    std::cout << "Thing object address derived from pointer to class member; value is: " 
        << get_T_from_data_member_pointer(ptr, &Thing::b) << "!\n";    
}