&C::c和&(C::c)有什么区别？

Question

测试代码在下面，我把输出信息在注释中。我用的是gcc 4.8.5和Centos 7.2。

#include <iostream>
#include <cstdio>

class C 
{
    public:
        void foo() {
            printf("%p, %p\n", &C::c, &(C::c)); // output value is 0x4, 0x7ffc2e7f52e8
            std::cout << &C::c << std::endl;    // output value is 1
        }
        int a;
        int c;
};

int main(void)
{
    C co;

    printf("%p\n", &C::c);              // output value is 0x4
    std::cout << &C::c << std::endl;    // output value is 1

//    printf("%p\n", &(C::c));   // compile error, invalid use of non-static data member 'C::c'

    co.foo();

    return 0;
}

1. 根据C++算子优先，::运算符比&运算符具有更高的优先级。我认为&C::c等于&(C::c)，但是输出不一样。他们为什么不一样？
2. &(C::c)会导致main中的编译错误，而不是foo函数中的编译错误，为什么呢？
3. &C::c的价值在printf和std::cout中是不同的，为什么呢？

Answer 1

C++对&操作符的两种操作数进行了区分，通常是lvalue，具体是(合格的)标识符。在&C::c中，&的操作数是一个限定标识符(即名称)，而在&(C::c)中，操作数是一个通用表达式(因为(不能是名称的一部分)。

限定标识符表单有一个特例:如果它引用一个类的非静态成员(如您的C::c)，则&返回一个称为“指向C成员的指针”的特殊值。见有关成员指针的更多信息，请参见。

在&(C::c)中没有特例。C::c通常被解析并失败，因为没有对象可以获取c成员。至少在main中是这样的；在C的方法(如您的foo)中，有一个隐式this对象，因此C::c实际上在那里表示this->c。

至于为什么printf和cout的输出是不同的:当您尝试用<<打印成员指针时，它被隐式转换为bool，如果它是空指针，则生成false，否则生成true。false被打印为0；true被打印为1。您的成员指针不是空的，所以您得到了1。这与普通指针不同，后者被隐式转换为void *并打印为地址，但成员指针不能转换为void *，因此operator<<唯一适用的重载是用于bool的重载。见ltlt#Notes。

注意，从技术上讲，printf调用具有未定义的行为。%p接受一个void *，您传递的是不同类型的指针。在正常函数调用中，从T *到void *的自动转换将启动，但是printf是一个变量参数函数，它不为其参数列表提供类型上下文，因此需要手动转换：

printf("%p\n", static_cast<void *>(&(C::c)));

该标准的相关部分是expr.unary.op，，即：

一元&运算符的结果是指向其操作数的指针。操作数应该是一个值或一个限定id.如果操作数是一个限定id，它用类型m命名某个类C的非静态成员或变体成员T，则结果类型为“指向T类型的类C成员的指针”，并且是指定C​::​m的实际值。否则，如果表达式的类型为T，则结果的类型为“指向T的指针”.

Answer 2

表达式&C::c导致指向成员c的指针，而表达式&(C::c)则生成成员变量c的地址。您在输出中看到的区别是，std::cout包含一个bool隐式转换，它告诉您指针是否为空。

由于&C::c实际上不是空的，所以隐式地将值true或1转换为bool。

Answer 3

Q1:，&的语法有特殊的含义，后面跟着一个无括号的限定-id。它的意思是形成一个指针到成员.此外，没有其他方法可以形成指针到成员.C++17 expr.unary.op/4介绍了这一点：

指向成员的指针只有在使用显式&且其操作数是限定id而不是括在括号内时才会形成。[注意:也就是说，表达式&(qualified-id) (限定-id被括在括号中)并不构成“指向成员的指针”类型的表达式。合格的身份证明也不.

Q3:在编写printf("%p\n", &C::c);的两种情况下，&C::c都是指向成员的指针.%p格式说明符只用于void *，因此这会导致未定义的行为，并且程序输出没有意义。

代码cout << &C::c;通过operator<<(bool val)输出指针到成员，因为从指针到成员之间存在从指针到成员到bool的隐式转换(在所有情况下都有结果true )，请参见卷积. code /1。

有关如何打印指向成员的指针的进一步讨论，见这个答案。

Q2:代码&(C::c)并不像上面解释的那样形成指向成员的指针。

现在，代码C::c是在语法范畴id-表达式.(即限定-id和不合格-id)。id-表达式对其使用有一些限制，例如expr.prim.id/1：

表示类的非静态数据成员或非静态成员函数的id-表达式只能用于：

• 作为类成员访问的一部分，其中对象表达式引用成员类或从该类派生的类，或
• 形成指向成员的指针(7.6.2.1)，或
• 如果该id表达式表示非静态数据成员，并且它出现在未计算的操作数中.

当我们在C::foo函数中时，应用第一个要点。代码与&c相同，但具有不必要的限定条件。它的类型为int *。您可以使用std::cout << &(C::c);输出该地址，这将显示一个内存地址，this->c的地址。

当我们使用main函数时，这三个要点都不适用，因此&(C::c)格式不正确。