c++ - 我怎样才能让我的对象重新解释为数组，比如 std::complex？

Question

我是因为this question才知道这个的，标准规定为 std::complex (26.4 [复数]):

4 If z is an lvalue expression of type cv std::complex<T> then:
— the expression reinterpret_cast<cv T(&)[2]>(z) shall be well-formed,
— reinterpret_cast<cv T(&)[2]>(z)[0] shall designate the real part of z, and
— reinterpret_cast<cv T(&)[2]>(z)[1] shall designate the imaginary part of z.
Moreover, if a is an expression of type cv std::complex<T>* and the expression a[i] is well-defined for an integer expression i, then:
— reinterpret_cast<cv T*>(a)[2*i] shall designate the real part of a[i], and
— reinterpret_cast<cv T*>(a)[2*i + 1] shall designate the imaginary part of a[i].

这是我真正想要以符合标准的方式利用的东西。有时我有 POD，比如数学 vector ，它们由单一数据类型组成。下面是两个示例类:

template <typename T, unsigned N>
struct Vector
{
    T v[N];
};

template <typename T>
struct Quaternion
{
    T r, i, j, k;
};

据我了解，允许在最后一个成员之后以及成员之间添加填充。这意味着 sizeof(Quaterntion<float>)可能不等于 sizeof(float[4]) , 和 sizeof(Vector<double, 8>)可能不等于 sizeof(double[8]) .这意味着我通常必须添加一些 static_assert s 到我的代码以确保我可以转换我的 Vector<float, N>/Quaterntion<float>到 float* ，例如，不用担心填充(例如，为了传递给 C 库或 OpenGL 缓冲区)。

是否有标准提供的一些方法可以让我对我的小 POD 有相同的保证，比如 Vector和 Quaternion , 作为 std::complex做？我知道特定于实现的事情，比如 __attribute__((packed)) .我正在寻找一种非特定于实现的、符合标准的方法来执行此操作。由于标准要求为提供 std::complex 的实现支持此类事物，我想知道是否还有一些标准方法可以将此保证应用于我自己的类(class)。

Answer 1

我认为你在问不可能的事情。

请记住，标准库实现者通常依赖于非标准扩展或实现定义的行为。事实上，在 VC++ 的复杂头文件中我们发现:

#pragma pack(push, _CRT_PACKING)

// implementation

#pragma pack(pop)

您可以为四元数做的是将所有成员放在一个数组中，因为结构地址可以重新解释为指向第一个成员的指针。但我想这违背了结构的目的(通过名称直接访问成员)。

这不是你所要求的，而是提供一个

operator const T*() const // can be written in a portable manner

对于你的结构，将允许你写

Quaternion<double> q = {};
const double * p = q;

以额外的运行时/内存开销为代价，具体取决于您如何实现转换运算符。