C++ 为什么这个指针是空的

在VisualStudio中，似乎指向成员变量的指针在幕后是32位有符号整数（即使在64位模式下也是如此），在该上下文中，空指针是-1。如果我有一门课，比如：

#包括
#包括
结构Foo
{
字符arr1[INT_MAX]；
字符arr2[INT_MAX]；
char ch1；
煤焦ch2；
};
int main（）
{
自动p=&Foo:：ch2；
std:：cout当我测试代码时，VS显示
Foo：类太大了。

当我添加
char arr3[INT_MAX]
时，Visual Studio将报告
错误C2089'Foo'：'struct'太大
。Microsoft文档将其解释为
指定的结构或联合超过了4GB限制。
根据标准[1]的附录B，对象的大小限制是实现定义的。您的结构的大小太大了

如果结构是：

struct Foo
{
    char arr1[INT_MAX];
    //char arr2[INT_MAX];
    char ch1;
    char ch2;
};

…在相对较新版本的64位MSVC中，结构的大小似乎约为2147483649字节。如果随后添加arr2，sizeof会突然告诉您Foo的大小为1

 C++标准（附件B）指出编译器必须限制文档，其中MSVC确实是[2 ]。它表示它遵循推荐的限制。附件B，第2.17节提供了推荐的限制（262144）。对于一个对象的大小。虽然很明显MSVC可以处理的不止这些，但它记录了它遵循的最低建议，所以我认为当您的对象大小超过这些时，您应该小心
[1]

[2] 表达式
&Foo:：ch2
的类型为
char-Foo:：*
，它是指向类
Foo
成员的指针。根据规则，只有当指向转换为
bool
的成员的指针为空指针时，才应将其计算为false，也就是说，为其分配了
nullptr

此处的错误似乎是实现的缺陷。即，在具有-march=x86-64的gcc编译器上，任何分配给成员的指针计算结果都为非null（1），除非使用以下代码为其分配了nullptr：

struct foo
{
    char arr1[LLONG_MAX];
    char arr2[LLONG_MAX];
    char ch1;
    char ch2;
};

int main()
{
    char  foo::* p1 = &foo::ch1;
    char  foo::* p2 = &foo::ch2;
    std::cout << (p1?"Not null ":"null ") << '\n';
    std::cout << (p2?"Not null ":"null ") << '\n';
    
    std::cout << LLONG_MAX + LLONG_MAX << '\n';
    std::cout << ULLONG_MAX << '\n';
    std::cout << offsetof(foo, ch1) << '\n';
}

很可能是因为类大小超过了平台限制，导致成员的偏移量为0（nullptr的内部值）.Compiler没有检测到它，因为它成为带符号值的整数溢出的牺牲品，程序员的错误是使用带符号的文本作为数组大小在编译器中导致UB：LLONG_MAX+LLONG_MAX=-2将是两个数组组合的“大小”

基本上，前两个成员的大小计算为负，ch1的偏移量为
-2
，表示为无符号
18446744073709551614
。
而
-2
因此指针不是空的。另一个编译器可能会将值钳制为0，产生一个空PTR，或者像clang那样实际检测存在的问题

如果
ch1
的偏移量为
-2
，则
ch2
的偏移量为
-1
？让我们添加以下内容：

std::cout << reinterpret_cast<signed long long&&> (offsetof(foo, ch1)) << '\n';
std::cout << reinterpret_cast<signed long long&&> (offsetof(foo, ch2)) << '\n';

第一个成员的偏移量显然是0，如果指针表示偏移量，那么它需要另一个值来表示
nullptr
。合理的假设是，这个特定的编译器只将
-1
视为空值，这对于其他实现来说可能是，也可能不是。
这显然是一个选项之间的冲突对成员表示的指针进行亚胺化（当不存在虚拟基时，仅使用4字节的存储空间）和鸽子洞原理

对于包含
char
类型的
N
子对象的
X
类型，有
N+1
可能的有效指针指向
char X:*
…类型的成员，每个子对象一个指针，一个指针指向成员的空指针

当指向成员表示的指针中至少有N+1个不同的值时，这就起作用了。对于4字节表示，这意味着在我的测试中，
N+1
，只有当我添加第三个包含INT\u MAX元素的数组时才会发生错误。其他注释也验证了我观察到的两个数组的行为。也许你没有进行干净的构建？我不确定。我已经清理并重建了我的编译器，这可能与每个人的编译器设置有关。我的意思是，这可能是因为结构中的元素超出了
struct
编译器的限制。有趣的是，当您在中注释掉
char ch1；
或将
INT\u MAX
更改为
时T_MAX-1
，程序的结果是
不为NULL
。这是因为该类被仔细编写，以干净地环绕指向-1的指针。当您更改内容时，不会发生这种情况。请。仅将图像用于无法表示为文本或扩充文本的内容。在图像中包含图例/键和说明。@edoardoroso为什么要这样做你认为它有垃圾值吗？我认为你应该读@edoardoroso不，你错了。struct是一个类。@edoardoroso不，它不是垃圾。成员指针根本不是指针。它不需要对象存在。@BillLynch偏移量分别为0、2147483647、4294967294、4294967295。这似乎是正确的。IntelliSense解析器corre编译器没有发现问题。这有点棘手，因为这个问题只能在后端检测到。这是x64代码生成器的限制，对象不能大于2GB。除此之外，需要使用非常不同的方法生成地址，LEA由于置换溢出而无法再工作。不可用e、 使用“帮助”>“发送反馈”>“报告与对象大小有关的问题”，我们这里没有类型为
Foo
的对象。@AyxanHaqverdili:严格来说，MSVC对类型的大小有限制，这确实可能与对象大小的限制略有不同（特别是在数组方面）.附录B允许这两个限制，但仅建议对象的值。因此，答案是我导致了未定义的行为，或者编译器应该拒绝此代码？这是未定义的行为当您超过所述limi时会发生什么
std::cout << reinterpret_cast<signed long long&&> (offsetof(foo, ch1)) << '\n';
std::cout << reinterpret_cast<signed long long&&> (offsetof(foo, ch2)) << '\n';

-2
-1