Указатель на участника, который является незаконной ссылкой?

Question

Допустим, у меня есть:

// This is all valid in C++11.
struct Foo {
    int i = 42;
    int& j = i;
};

// Let's take a pointer to the member "j".
auto b = &Foo::j; // Compiler is not happy here
// Note that if I tried to get a pointer to member "i", it would work, as expected.
Foo f;
std::cout << f.*b; // Try using the pointer to member

Компилятор жалуется, что я не могу взять адрес участника, потому что это ссылка. Точнее:

Семантическая проблема: невозможно сформировать указатель на член для элемента 'j' ссылочного типа 'int &'

Я знаю, что делать это кажется бессмысленным, но мне только интересно, почему это невозможно сделать.

Почему это невозможно?

Answer 1

Указатель элемента (в отличие от простого указателя на элемент) - это просто смещение в структуре, а не указатель вообще. Через него можно получить данные только в сочетании с самой структурой (или указателем на структуру): значение смещения добавляется к адресу структуры, а результат разыменовывается для получения значения элемента.

Теперь предположим, что член является ссылкой, поэтому доступ к данным через него уже требует разыменования (компилятор скрывает это от нас, но ему нужно выложить соответствующие инструкции в свои выходные данные). Если бы C++ позволял указателям на ссылки на элементы указывать, они были бы другого типа: смещение, которое нужно добавить в базу, а затем дважды разыменовать. Это слишком много работы, чтобы улучшить и без того неясную функцию; Запретить это гораздо лучший выход.

Answer 2

Это невозможно сделать, потому что вы не можете взять указатель на ссылочный период.

Если бы вы могли взять указатель члена на ссылку, это было бы несовместимо с поведением ссылок в стеке. Отношение C++ заключается в том, что ссылки не существуют. Таким образом, вы не можете сформировать указатель на них.

Например, &f::a будет отличаться от &f::b, И путем разыменования &f::b, вы бы эффективно получили указатель на ссылку, что недопустимо.

Answer 3

Стандарт C++11:

§8.3.3 p3 [dcl.mptr]
Указатель на член не должен указывать на статический член класса (9.4), член со ссылочным типом или "cv void".

Также в общем:

§8.3.1 p4 [dcl.ptr]
[Примечание: нет указателей на ссылки; см. 8.3.2. [...] - конец примечания]

§8.3.2 p5 [dcl.ref]
Не должно быть ссылок на ссылки, массивов ссылок и указателей на ссылки.

Answer 4

Разрешение сделать указатель на ссылку не дает вам никакой выразительной силы. Вы ничего не можете сделать с таким зверем, которого вы не можете легко сделать с помощью ссылки или указателя. Все, что вы получаете от этого, это сложность.

И создание указателя на член, который является ссылкой, недопустимо для соответствия правилу, которое запрещает указатели на ссылки, и потому что это добавляет еще большую сложность. Разработчики языка, вероятно, решили, что небольшие выгоды, которые вы получите от них, не стоили того.

Это полностью мое мнение.