详解C++11的std::addressof源码解析

目录
  • 1、源码准备
  • 2、std::addressof简介
  • 3、std::addressof源码解析
  • 4、总结

1、源码准备

本文是基于gcc-4.9.0的源代码进行分析，std::addressof是C++11才加入标准的，所以低版本的gcc源码是没有这个的，建议选择4.9.0或更新的版本去学习，不同版本的gcc源码差异应该不小，但是原理和设计思想的一样的，下面给出源码下载地址
http://ftp.gnu.org/gnu/gcc

2、std::addressof简介

std::addressof的作用是获取一个对象的实际地址，即使这个对象的&操作符已被重载。它接受一个参数，该参数为要获得地址的那个对象的引用。下面通过一个极其简单的例子了解一下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;
}

上面的代码输出结果为：

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

在这里正常来说使用&t应该取到的是t.a的地址值才对，但是由于我们重载了&运算符，所以这里取到了t.b的地址值，但是如果使用了std::addressof，就可以取到正确的值了。

3、std::addressof源码解析

std::addressof位于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); }

从代码中可以看出std::addressof里面调用了std::__addressof，所以真正起作用的是std::__addressof。__addressof的处理过程可以分为以下四步：

  • 将__r由类型_Tp&强制转换为const volatile char&，这样做有两个作用：一是防止后面使用&操作符获取地址时触发原类型(即_Tp)的重载操作(operator&)，就像上面那个例子那样；二是reinterpret_cast操作符总是可以合法的在原类型的基础上加const或volatile, 但是如果_Tp原来就带有const或volatile的话, 通过reinterpret_cast去掉是不允许的, 因此需要加上const volatile来避免编译器报错, 也就是此时不用再管_Tp是否本来就带有const或volatile属性了。
  • 将前面转换得到的结果强制转换为char&类型，此时如果转换成其它类型有可能会触发强制地址对齐的操作，这样的话真实地址就有可能会被改变了，最终造成程序错误。需要注意的是这个转换过程使用的是const_cast，可以顺便将前面留下的const和volatile属性给去掉了。
  • 使用&符号将前面的结果的地址给取出来（此时已经不会触发重载了）
  • 最后一步使用reinterpret_cast将前面获取到的地址转换回_Tp*类型，并且此时也会保留_Tp的const或volatile属性（如果有的话）

4、总结

本文通过一个简单的例子和源码介绍了C++11新引入的模板函数std::addressof，内容虽然比较简单，但是考虑到std::addressof在标准库中使用频率是比较高的，所以我们还是应该掌握其原理和用法。

最后需要注意的一点就是std::addressof并不保证转换的正确性和合理性，这个是需要程序员自己把控的，虽然标准库使用std::addressof的频率比较高，但是我们平时在编程中还是得谨慎一点使用它。

到此这篇关于详解C++11的std::addressof源码解析的文章就介绍到这了,更多相关C++11 std::addressof内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

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