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詳解C++11的std::addressof源碼解析

更新時(shí)間：2021年06月18日 10:50:47 作者：彼方

std::addressof的作用是獲取一個(gè)對象的實(shí)際地址，即使這個(gè)對象的&操作符已被重載，本文詳細(xì)的介紹了源碼解析，感興趣的可以了解一下

1、源碼準(zhǔn)備

本文是基于gcc-4.9.0的源代碼進(jìn)行分析，std::addressof是C++11才加入標(biāo)準(zhǔn)的，所以低版本的gcc源碼是沒有這個(gè)的，建議選擇4.9.0或更新的版本去學(xué)習(xí)，不同版本的gcc源碼差異應(yīng)該不小，但是原理和設(shè)計(jì)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(gè)對象的實(shí)際地址，即使這個(gè)對象的&操作符已被重載。它接受一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)為要獲得地址的那個(gè)對象的引用。下面通過一個(gè)極其簡單的例子了解一下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;
}

上面的代碼輸出結(jié)果為：

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

在這里正常來說使用&t應(yīng)該取到的是t.a的地址值才對，但是由于我們重載了&運(yùn)算符，所以這里取到了t.b的地址值，但是如果使用了std::addressof，就可以取到正確的值了。

3、std::addressof源碼解析

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); }

從代碼中可以看出std::addressof里面調(diào)用了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(qiáng)制轉(zhuǎn)換為const volatile char&，這樣做有兩個(gè)作用：一是防止后面使用&操作符獲取地址時(shí)觸發(fā)原類型(即_Tp)的重載操作(operator&)，就像上面那個(gè)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(chǔ)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(bào)錯, 也就是此時(shí)不用再管_Tp是否本來就帶有const或volatile屬性了。
將前面轉(zhuǎn)換得到的結(jié)果強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為char&類型，此時(shí)如果轉(zhuǎn)換成其它類型有可能會觸發(fā)強(qiáng)制地址對齊的操作，這樣的話真實(shí)地址就有可能會被改變了，最終造成程序錯誤。需要注意的是這個(gè)轉(zhuǎn)換過程使用的是const_cast，可以順便將前面留下的const和volatile屬性給去掉了。
使用&符號將前面的結(jié)果的地址給取出來（此時(shí)已經(jīng)不會觸發(fā)重載了）
最后一步使用reinterpret_cast將前面獲取到的地址轉(zhuǎn)換回_Tp*類型，并且此時(shí)也會保留_Tp的const或volatile屬性（如果有的話）