reinterpret_cast bug还是UB？

Question

考虑以下代码：

#include <cstdint>
#include <algorithm>

std::uintptr_t minPointer(void *first, void *second) {
    const auto pair = std::minmax(
        reinterpret_cast<std::uintptr_t>(first),
        reinterpret_cast<std::uintptr_t>(second)
    );
    return pair.first;
}

以及GCC8与-O3在_上为minPointer生成的程序集

minPointer(void*, void*):
  mov rax, QWORD PTR [rsp-8]
  ret

它显然不执行代码创建者的意图。是这段代码引起了UB还是GCC(8)的错误？

Answer 1

这是UB，但不是因为你可能认为的原因。

std::minmax()的相关签名是：

template<类T> std::pair minmax( const T& a，const T& b )；

在本例中，pair是对uintptr_t const的一对引用。我们所指的实际对象在哪里？没错，他们是在最后一行上创造的临时人员，已经超出了范围！我们有悬空的推荐信。

如果你写：

return std::minmax(
    reinterpret_cast<std::uintptr_t>(first),
    reinterpret_cast<std::uintptr_t>(second)
).first;

然后，我们没有任何悬空引用，您可以看到gcc生成了适当的代码：

minPointer(void*, void*):
  cmp rsi, rdi
  mov rax, rdi
  cmovbe rax, rsi
  ret

或者，您可以显式地将pair类型指定为std::pair<std::uintptr_t, std::uintptr_t>。或者干脆完全避开这对和return std::min(...);。

就语言细节而言，由于[expr.reinterpret.cast]/4，允许将指针转换为足够大的整数类型，并且保证std::uintptr_t足够大。所以一旦你解决了悬空的参考问题，你就没事了。

Answer 2

reinterpret_cast有很好的定义。问题是const auto pair是const std::pair<const std::uintptr_t&, const std::uintptr_t&>，因为这是std::minmax返回的内容，所以您有悬空的引用。

你只需要去掉那些悬空的引用就可以让它发挥作用：

std::uintptr_t minPointer(void *first, void *second) {
    const std::pair<std::uintptr_t, std::uintptr_t> pair = std::minmax(
        reinterpret_cast<std::uintptr_t>(first),
        reinterpret_cast<std::uintptr_t>(second)
    );
    return pair.first;
}

螺栓连接