c++如何判断二进制相同的对象?

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这是一个创建于 489 天前的主题，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

假如有两个自定义类 class A 和 class B ，这两个自定义类的对象长度均为 32 字节，然后有如下代码

A* ptr = new A(/*paratemerA*/);  //先生成一个 class A 的对象为 objectA
A* objectA = ptr;

if(/*condition == true*/){
    ptr->~A();  //销毁对象 class A ，但内存没有还给系统
    ptr = new B(/*paratemerB*/);//在原来的内存上生成一个 class B 的对象为 objectB
}

if(ptr == objectA)
    ptr->doSomething();

objectA 和 objectB 这两个类对象，长度均为 32 字节，这两个对象创建在相同的内存里（创建时间不一样），然后这段代码在运行时出现了一个巧合，生成的这两个对象二进制完全一样

那这种情况下 C++时如何判断 ptr == objectA 这段代码的?

36 条回复 • 2023-08-18 00:25:37 +08:00

codehz

2023-08-17 00:41:17 +08:00 via iPhone

需要考虑的问题是为什么你会有一个无效的指针需要比较？有这个无效的指针在，你问题是解决不完的…

sunstar

2023-08-17 00:50:11 +08:00 via iPhone

ABA 问题？可以看看 brpc 的对象池

polaa

2023-08-17 00:54:47 +08:00 via iPhone

感觉你可能需要看 malloc 或者 calloc 相关堆实现
包括 free chunk 之后插入 fast bin 或者 tcache 之类的
好像涉及 uaf 或者 undefined behavior 漏洞吧
堆相关知识忘光了就这些吧

Inn0Vat10n

2023-08-17 00:55:25 +08:00

c++这里比的就是指针里存的地址，实际指向什么，指向的东西是不是合法的是不管的

ashong

2023-08-17 01:18:57 +08:00 via iPhone

调用了析构而没有删除，但新的 ptr 应该是指向新的 B 对象

xiadong1994

2023-08-17 01:52:32 +08:00

你是可以要求编译器在指定的内存地址里面 new object 的，所以这不一定是巧合。https://isocpp.org/wiki/faq/dtors#placement-new

ptr 能放 B 对象的指针说明这是一个父类指针指向子类的情况？那么比较 A*和 B*地址的时候应该会隐式转换成父类指针再比较。同类型指针指向同样地地址就是相同的。

ryd994

2023-08-17 01:57:45 +08:00 via Android

你这个情况不正常。既然 A 的内存没有还给系统，那下面的 new 分配内存的时候就不会分配到 A 的内存。否则内存管理就有 bug 了。libc 这么多年，你随便就遇到内存管理 bug 的概率基本可以忽略。

最简单的办法就是全局内存日志。在构造和析构函数里打日志用来分析

一般没人乱飞野指针的。一般是配合引用计数或者 autoptr/smartptr 之类的使用。
那引用计数也可以打日志

ryd994

2023-08-17 01:59:30 +08:00 via Android

如果你只是想区分 A 对象和 B 对象，那让对象储存自己的名字即可，在构造函数里写入这个名字

lany

2023-08-17 03:10:41 +08:00

objectA 指针里面存的 class A 的起始地址

geelaw

2023-08-17 03:12:09 +08:00

假设你的代码是

A *ptr = new A();
A *objectA = ptr;
ptr->~A();
ptr = new (ptr) B(); // 注意这里需要用 placement new
if (ptr == objectA) ptr->doSomething();

并且 B 是 A 的派生类，并且假设 struct B : A { /* 没有额外的成员 */ };

第一，我不知道 new (ptr) B() 是否是未定义行为，这需要翻阅标准。（适合于 A 的 storage 一定适合于 B 吗？）

第二，接下来比较 ptr 和 objectA 绝对是 undefined behavior ，因为 objectA 最后一次赋值的时候指向的对象已经不存在了，所以 objectA 不是有效的指针——这件事情和原来的 storage 上面现在有没有 B 类型的对象、B 是不是 A 的子类没有任何关系。

让我来写一个正确的版本：

char alignas(B) storage[sizeof(B)];
A *ptr = new (storage) A();
A *objectA = ptr;

ptr->~A();
ptr = new (ptr) B();

objectA = std::launder(objectA); // 这一步非常重要

if (objectA == ptr) ptr->doSomething(); /* if 的 true 分支会运行 */

geelaw

2023-08-17 03:16:01 +08:00

@geelaw #10 原来的问题：C++ 如何判断 ptr == objectA 这段代码的？

既然是未定义行为，编译器可以选择格式化你的硬盘，但大多数编译器并不会这样做。
在我转写的第一段代码里，比较可能发生的有两种：

1. 无事发生，直接进行数值的比较，因此 true 分支会运行。
2. 编译器意识到
(i) ptr 赋值获得的是新对象
(ii) objectA 在 ptr 赋值之后就没有再赋值过
于是意识到 objectA 和 ptr 在标准看来不可能同时有效地指向同一个对象，因此直接删除 if 的 true 分支，导致 true 分支不执行。

dangyuluo

2023-08-17 04:06:09 +08:00

```
ptr->~A(); //销毁对象 class A ，但内存没有还给系统
ptr = new B(/*paratemerB*/);//在原来的内存上生成一个 class B 的对象为 objectB
```
并不能保证在原来的内存上生成一个 class B ，除非你用了 placement new

而且这是个 UB

dangyuluo

2023-08-17 04:11:28 +08:00

@gleelaw `operator==`在两个同类型指针上应该是 well defined 。`*ptr`才是 UB 。

https://godbolt.org/z/7Kzs4x4Mn

iceheart

2023-08-17 06:10:46 +08:00 via Android

就是地址比较，地址肯定不同，所以 if 条件肯定不成立

lopssh

2023-08-17 07:48:27 +08:00 via Android

你这代码会在编译时就被咔擦掉吧。。。
你可以将 A*的变量赋值为 B*，你这 A/B 是相互不兼容的吧？那不是动态类型语言的活儿么。

lopssh

2023-08-17 07:50:02 +08:00 via Android

@sunstar ABA 是先 A 然后 B ，然后再 A ，丢失了有关于 B 的信息，这个例子就只是 AA 。

lopssh

2023-08-17 07:53:38 +08:00 via Android

A* ptr = new A(/*paratemerA*/); //先生成一个 class A 的对象为 objectA
A* objectA = ptr;

if(/*condition == true*/){
ptr->~A(); //销毁对象 class A ，但内存没有还给系统
}

if(ptr == objectA)
ptr->doSomething();

我看你还是用这个来举例吧。
那句 ptr 的赋值毫不影响程序逻辑，如果 B 是 A 的子类的话，

blinue

2023-08-17 08:41:57 +08:00

你对指针有很大误解，学好基础啊

hankai17

2023-08-17 08:43:03 +08:00

感觉是设计不合理出现内存池条件竞争
可以看一下 brpc 内存池管理

mingl0280

2023-08-17 09:02:56 +08:00 via Android

你不会觉得 ptr = new B 能编译过吧？

mingl0280

2023-08-17 09:05:01 +08:00 via Android

@dangyuluo 他原来给的这个代码，除非 ptr 是 void*而且赋值时用了强转，否则怎么想都无法通过编译吧？

hxysnail

2023-08-17 09:13:43 +08:00

如果你内存没有还给系统，那么 B 不可能用 A 原来的内存；
如果你内存已经还给系统了，objectA 还指向被回收内存，那就是野指针问题，严重 BUG……

sloknyyz

2023-08-17 09:36:34 +08:00

建议再好好学学指针相关的内容，你问的是很基础的东西了。判断 ptr==objectA,很简单，指针判断是否一样就是判断指针值是否一样，根本不会管指针指向了什么内容。你的代码里，按照你说的，两个对象内存相同，那指针的值就是一样的，因此最后的判断是 true 。还有个问题，就是 ptr = new B(), 这段代码是编译不过的，但如果想可以加个强制转换。

antonius

2023-08-17 09:51:13 +08:00

Q：如何判断 ptr == objectA ？
A：就是指针指向地址的比较。
ptr = new B 不一定不能通过编译，如果 B 是 A 的子类，是可以的。
不过 objectA 是一个野指针，不算是一个好的编码习惯。

araraloren

2023-08-17 10:10:05 +08:00

我们 c++的程序总能搞出不一样的花样,反观 rust 就不太行

jujusama

2023-08-17 11:00:56 +08:00

还得是你 cpp 啊，写出这种东西。

正经回答：指针判等仅比较指针变量的值，参考最小示例

https://godbolt.org/z/axPfGezab

aneostart173

2023-08-17 11:14:09 +08:00

你这是重写了 allocator?

geelaw

2023-08-17 11:19:59 +08:00

@dangyuluo #13 贴代码无意义，不过您说得对，我需要修正 #10 #11 的说法，因为

根据 [basic.compound]/3 ，指向对象的指针的值“表示的地址”是该对象（若该对象不在其生命周期内，则是该对象曾经、将要）占有的存储的第一个字节。这表示 placement new 返回和传入的指针虽然可能指向了不同的对象，但是它们“表示的地址”相同。

根据 [expr.eq]/3.2 ，两个同类型、指向对象的、不是指向末尾之后的指针相等，如果它们“表示的地址”相等。

#10 里面建议的 std::launder 不必要，并且 #11 里面认为的未定义行为不成立。

---

回到 @dangyuluo #12 我认为应该尽量按照楼主希望的意思自动更正他的代码，所以应该认为

struct A { }; struct B : A { };

并且 new B() 改写为 new (ptr) B()。

---

@sloknyyz #23 @antonius #24 @jujusama #26 指针比较并不是比较数值，考虑

alignas(C) std::byte storage[2 * sizeof(C)];
C *a = new (storage) C() + 1;
C *b = new (storage + sizeof(C)) C();
/* 此时 a 和 b 必然表示相同的地址 */
a == b ? 1 : 2; /* 结果可以是 2 见 [basic.compound]/3 的 note 和 [expr.eq]/3.1 */

再比如

void *p = std::malloc(1);
std::free(p);
p == p ? 1 : 2; /* 结果可以是 2 见 [basic.stc]/4 */

geelaw

2023-08-17 11:32:36 +08:00

@geelaw #28 贴代码无意义是指贴编译之后的机器代码无意义，因为未定义行为包括任何行为，不能根据实现推断标准。

yeziqing

2023-08-17 11:37:14 +08:00

@antonius 看他给的代码只调用了 A 的析构函数，所以这时所占用的内存没被释放，也即 ojbectA 指向的仍是有效内存地址，应该还不算是里指针。

geelaw

2023-08-17 12:29:43 +08:00

@geelaw 最后一段里面第一个例子是错误的，因为数组是 implicit-lifetime object ，于是在 a == b 执行的时候它的效果已经变成了 [expr.eq]/3.2 了。不过第二个例子 p == p 依然成立。

cnbatch

2023-08-17 13:57:53 +08:00

既然 OP 没说实际业务情况，那我接下来的思路就怎么方便怎么来

首先，既然两个 class 确定都是 32 字节，那么可以当成 int32_t

A *ptr_a = &class_a_var;
B *ptr_b = &class_b_var;

cnbatch

2023-08-17 14:08:41 +08:00

(没写完就发了出去，重来)

既然 OP 没说实际业务情况，那我接下来的思路就怎么方便怎么来

首先，既然两个 class 确定都是 32 字节，那么可以当成 int32_t

A *ptr_a = &class_a_var; // 或者是 new 出来的
B *ptr_b = &class_b_var; // 或者是 new 出来的

int32_t value_a = *((int32_t *)ptr_a);
int32_t value_b = *((int32_t *)ptr_b);

std::map<int32_t, std::time_t> stores;

然后把 32 位字节当成 int32_t 存起来：

if (stores.find(value_a) == stores.end())
stores[value_a] = std::time(nullptr);

if (stores.find(value_b) == stores.end())
stores[value_b] = std::time(nullptr);

需要对比时就：

if (stores.find(value_a) != stores.end())
//时间已经存起来了，自己想怎么用就怎么用;

if (stores.find(value_b) != stores.end())
//时间已经存起来了，自己想怎么用就怎么用;

antonius

2023-08-17 15:41:14 +08:00

@yeziqing 感谢指正，你说的没错，不算野指针。

tool2d

2023-08-17 16:57:24 +08:00

以前有个手动内存管理机制的 flag ，叫 Tomb 墓碑。能确保 ptr 销毁后，短期内地址不会被重复利用。

kirory

2023-08-18 00:25:37 +08:00

RTTI, typeid