你可以在具有相同表示的类型之间进行reinterpret_cast吗？

Question

假设我们有两种类型，它们具有相同的表示形式（相同的成员变量和基类，顺序相同）。它们之间是否有效（即不是 UB）reinterpret_cast？例如，reinterpret_cast从Mary到有效吗Ashley&？如果这两种类型是多态的怎么办？

struct Mary {
    int  m1;
    char m2;
};

struct Ashley {
    int  a1;
    char a2;
};

int TryTwins ()
{
    Mary mary = {};

    Ashley& ashley = reinterpret_cast<Ashley&> (mary);
    ashley.a1 = 1;
    ashley.a2 = 2;

    return mary.m1 + mary.m2;
}

如果我们知道源类型以目标类型的成员变量开头，那么我们将对象的开头强制转换为另一种类型会怎样？例如，这有效吗（即不是 UB）？

struct Locomotive {
    int    engine;
    char   pantograph;
};

struct Train {
    int    engine;
    char   pantograph;
    int*   wagon1;
    int**  wagon2;
    int*** wagon3;
};

int TryTrain ()
{
    Train train = {};

    Locomotive& loc = reinterpret_cast<Locomotive&> (train);
    loc.engine     = 1;
    loc.pantograph = 2;

    return train.engine + train.pantograph;
}

请注意，所有主要编译器都将这些视为有效的强制转换（现场演示）。问题是，C++语言是否允许这样做。

Answer 1

[expr.reinterpret.cast]/11 :

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T1如果可以显式转换\xe2\x80 T2\x9c 类型的表达式，则可以将 \xe2\x80\x9creference\n 类型的泛左值表达式强制T1转换为 \xe2\x80\x9d 类型的指针到 \xe2\x80\x9d指向类型 \xe2\x80\x9cT2使用 指向 \xe2\x80\x9d 的指针reinterpret_\xc2\xadcast。\n 结果引用与源泛左值相同的对象，但具有指定的类型。[...]

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Mary和Ashley是对象类型，因此指向它们的指针可以相互转换。现在，我们可以使用类型的左值Ashley来访问底层Mary对象。

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[基本.lval]/8 :

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如果程序尝试通过以下类型之一以外的泛左值访问对象的存储值，则行为未定义：

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• 对象的动态类型，

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• 对象动态类型的 cv 限定版本，

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• 类似于对象的动态类型的类型，

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• 与对象的动态类型相对应的有符号或无符号类型，

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• 与对象动态类型的 cv 限定版本相对应的有符号或无符号类型，

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• 聚合或联合类型，其元素或非静态数据成员中包含上述类型之一（递归地包括子聚合或包含的联合的元素或非静态数据成员），

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• 是对象动态类型的（可能是 cv 限定的）基类类型的类型，

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• a char、unsigned char、 或std\xe2\x80\x8b::\xe2\x80\x8bbyte类型。

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这些都不涵盖所讨论的情况。（“类似”谈论简历资格。）因此，未定义的行为。

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