C++获取对象真实地址的方法_C/C++

问题背景

在 c++ 中，当类重载了 operator& 时，直接使用 & 运算符无法获取对象的真实内存地址，而是调用重载函数返回自定义值。

class trickyclass {
public:
    int data;
    
    // 重载的 operator& 返回假地址
    trickyclass* operator&() { 
        return reinterpret_cast<trickyclass*>(0xdeadbeef); 
    }
};

int main() {
    trickyclass obj;
    trickyclass* addr = &obj;  // 返回 0xdeadbeef，不是真实地址!
}

解决方案对比

方法对比表

方法	适用标准	可靠性	可读性	推荐度
std::addressof	c++11+	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐
类型转换技巧	c++98+	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐	⭐⭐⭐

技术原理剖析

1. std::addressof 实现原理

标准库实现通常如下：

template<typename t>
t* addressof(t& arg) noexcept {
    return reinterpret_cast<t*>(
        &const_cast<char&>(
            reinterpret_cast<const volatile char&>(arg)
        )
    );
}

2. 类型转换技巧解析

内存布局可视化

对象内存布局与地址获取

决策流程图

完整示例代码

#include <iostream>
#include <memory>  // 用于 std::addressof

// 重载了 operator& 的示例类
class trickyclass {
public:
    int data{42};
    
    // 重载的 operator& 返回假地址
    trickyclass* operator&() { 
        std::cout << "重载的 operator& 被调用\n";
        return reinterpret_cast<trickyclass*>(0xdeadbeef); 
    }
    
    // const 版本的重载
    const trickyclass* operator&() const { 
        std::cout << "const 重载的 operator& 被调用\n";
        return reinterpret_cast<const trickyclass*>(0xdeadbeef); 
    }
};

// 获取真实地址的通用函数 (c++98 兼容)
template <typename t>
t* get_real_address(t& obj) {
    return reinterpret_cast<t*>(
        &const_cast<char&>(
            reinterpret_cast<const volatile char&>(obj)
        )
    );
}

int main() {
    trickyclass obj;
    const trickyclass const_obj;
    
    std::cout << "=== 错误方法 ===\n";
    std::cout << "&obj: " << &obj << " (错误地址!)\n";
    std::cout << "&const_obj: " << &const_obj << " (错误地址!)\n\n";
    
    std::cout << "=== 正确方法 ===\n";
    // 使用 std::addressof (c++11)
    std::cout << "std::addressof(obj): " << std::addressof(obj) << " (真实地址)\n";
    std::cout << "std::addressof(const_obj): " << std::addressof(const_obj) << " (真实地址)\n\n";
    
    // 使用类型转换技巧 (c++98 兼容)
    std::cout << "get_real_address(obj): " << get_real_address(obj) << " (真实地址)\n";
    std::cout << "get_real_address(const_obj): " << get_real_address(const_obj) << " (真实地址)\n";
    
    // 验证地址真实性
    std::cout << "\n=== 验证 ===\n";
    std::cout << "obj.data: " << obj.data << " (通过真实地址访问: ";
    std::cout << std::addressof(obj)->data << ")\n";
    
    return 0;
}

编译与运行

# 编译 (需要支持 c++11)
g++ -std=c++11 -o example example.cpp

# 运行
./example

预期输出

=== 错误方法 ===
重载的 operator& 被调用
&obj: 0xdeadbeef (错误地址!)
const 重载的 operator& 被调用
&const_obj: 0xdeadbeef (错误地址!)

=== 正确方法 ===
std::addressof(obj): 0x7ffd108a1b5c (真实地址)
std::addressof(const_obj): 0x7ffd108a1b60 (真实地址)

get_real_address(obj): 0x7ffd108a1b5c (真实地址)
get_real_address(const_obj): 0x7ffd108a1b60 (真实地址)

=== 验证 ===
obj.data: 42 (通过真实地址访问: 42)