詳解C++11的std::addressof源碼解析

Posted on by

1、源碼準備

本文是基於gcc-4.9.0的源代碼進行分析，std::addressof是C++11才加入標準的，所以低版本的gcc源碼是沒有這個的，建議選擇4.9.0或更新的版本去學習，不同版本的gcc源碼差異應該不小，但是原理和設計思想的一樣的，下面給出源碼下載地址
http://ftp.gnu.org/gnu/gcc

2、std::addressof簡介

std::addressof的作用是獲取一個對象的實際地址，即使這個對象的&操作符已被重載。它接受一個參數，該參數為要獲得地址的那個對象的引用。下面通過一個極其簡單的例子瞭解一下std::addressof的使用方法

#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>

class Test
{
public:
    int* operator&()
    {
        return &b;
    }

    int* a_addr()
    {
        return &a;
    }

    int* b_addr()
    {
        return &b;
    }

private:
    int a;
    int b;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    Test t;
    std::cout << "&t.a:" << t.a_addr() << std::endl;
    std::cout << "&t.b:" << t.b_addr() << std::endl;
    std::cout << "&t:" << &t << std::endl;
    std::cout << "addressof(t):" << std::addressof(t) << std::endl;
}

上面的代碼輸出結果為：

&t.a:0x7ffefcb48eb0
&t.b:0x7ffefcb48eb4
&t:0x7ffefcb48eb4
addressof(t):0x7ffefcb48eb0

在這裡正常來說使用&t應該取到的是t.a的地址值才對，但是由於我們重載瞭&運算符，所以這裡取到瞭t.b的地址值，但是如果使用瞭std::addressof，就可以取到正確的值瞭。

3、std::addressof源碼解析

std::addressof位於libstdc++-v3\include\bits\move.h中

template<typename _Tp>
inline _Tp* __addressof(_Tp& __r) _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
    return reinterpret_cast<_Tp*>(&const_cast<char&>(reinterpret_cast<const volatile char&>(__r)));
}

template<typename _Tp>
inline _Tp* addressof(_Tp& __r) noexcept
{ return std::__addressof(__r); }

從代碼中可以看出std::addressof裡面調用瞭std::__addressof，所以真正起作用的是std::__addressof。__addressof的處理過程可以分為以下四步：

  • 將__r由類型_Tp&強制轉換為const volatile char&，這樣做有兩個作用：一是防止後面使用&操作符獲取地址時觸發原類型(即_Tp)的重載操作(operator&)，就像上面那個例子那樣；二是reinterpret_cast操作符總是可以合法的在原類型的基礎上加const或volatile, 但是如果_Tp原來就帶有const或volatile的話, 通過reinterpret_cast去掉是不允許的, 因此需要加上const volatile來避免編譯器報錯, 也就是此時不用再管_Tp是否本來就帶有const或volatile屬性瞭。
  • 將前面轉換得到的結果強制轉換為char&類型，此時如果轉換成其它類型有可能會觸發強制地址對齊的操作，這樣的話真實地址就有可能會被改變瞭，最終造成程序錯誤。需要註意的是這個轉換過程使用的是const_cast，可以順便將前面留下的const和volatile屬性給去掉瞭。
  • 使用&符號將前面的結果的地址給取出來（此時已經不會觸發重載瞭）
  • 最後一步使用reinterpret_cast將前面獲取到的地址轉換回_Tp*類型，並且此時也會保留_Tp的const或volatile屬性（如果有的話）

4、總結

本文通過一個簡單的例子和源碼介紹瞭C++11新引入的模板函數std::addressof，內容雖然比較簡單，但是考慮到std::addressof在標準庫中使用頻率是比較高的，所以我們還是應該掌握其原理和用法。

最後需要註意的一點就是std::addressof並不保證轉換的正確性和合理性，這個是需要程序員自己把控的，雖然標準庫使用std::addressof的頻率比較高，但是我們平時在編程中還是得謹慎一點使用它。

到此這篇關於詳解C++11的std::addressof源碼解析的文章就介紹到這瞭,更多相關C++11 std::addressof內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

推薦閱讀：