诡异的程序

几年前学习V8 javascript engine的时候,发现了一处诡异的实现,当时非常的困惑,这样的实现怎么可能正确运行呢?

下面是我缩减的代码:

#include <iostream>

typedef char* Address;

class A {
public:
  const static int i = 20;
  static int a[i];
  void print ()
  {
    for (int j = 0; j < i; ++j)
      std::cout << a[j] << std::endl;
  }
public:
  static A* FromAddress (Address addr) { return reinterpret_cast<A*>(addr+1); }
};

const int A::i;
int A::a[i] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

int main(int argc, char *argv[])
{
  A * a = new A;
  A * b = A::FromAddress (reinterpret_cast<Address>(a));
  b->print ();
  return 0;
}

如果你还没有发现其中的蹊跷指出,请看下面的gdb输出:

(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x804862d: file addr.cpp, line 23.
Starting program: /home/liang/project/hello_world/a.out

Temporary breakpoint 1, main (argc=1, argv=0xbfffe0d4) at addr.cpp:23
23        A * a = new A;
(gdb) n
24        A * b = A::FromAddress (reinterpret_cast<Address>(a));
(gdb) n
25        b->print ();
(gdb) p a
$1 = (A *) 0x804b008
(gdb) p b
$2 = (A *) 0x804b009
(gdb)

如果说b不是一个有效的、指向A的某个实例的指针,那么为什么无论在编译期还是执行期,上面的程序都没有报错呢?

我的理解:b指针包含两部分信息——类型和值,在调用print函数时,并不需要使用b指针的值,编译器能够在编译期找到正确的函数去调用,这一点可以通过检查汇编输出确认。同样,访问A的静态成员变量也不要b指针的值。那么,在什么情况下需要使用b指针的值的呢?一是访问非静态成员变量;二是调用虚成员函数。然而,class A恰恰没有这两类成员,所以上面的程序能够正常地编译和执行。

3 thoughts on “诡异的程序

  1. Joseph Shen says:

    正如你所分析的一样。
    事实上,无论加多少a->print() 和 b->print()都能在这个情况下正常工作。
    由于print内并不包含非静态成员变量和vptr(也就是不包含每个实例的this指针)所指的内容。
    a->print()和b->print()将被编译器转换成如下形式。
    A::print(this)
    针对a,b分别为A::print(a的地址),A::print(b的地址),
    而A::print内的静态成员变量由于在编译期间就已经指定。
    应此能正常工作。

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