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c++中的std::to_address是什么_c++ C++20获取裸指针的安全方式

冰火之心

发布： 2025-12-13 21:12:08

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std::to_address是C++20引入的安全统一获取裸指针的工具函数，支持原生指针、智能指针和连续迭代器，对非连续迭代器SFINAE排除，避免未定义行为。

c++中的std::to_address是什么_c++ c++20获取裸指针的安全方式

std::to_address 是 C++20 引入的一个工具函数，用于**安全地从任意指针类型（包括智能指针、迭代器、自定义指针类）获取其底层裸指针（raw pointer）**，且在编译期或运行期避免未定义行为（UB），尤其适用于泛型代码中统一处理“可解引用对象”。

为什么需要 std::to_address？

在 C++17 及之前，很多人直接写 ptr.get()（对 std::unique_ptr）、&*it（对迭代器）、ptr.operator->() 等，但这些方式：

不通用：每种指针类型写法不同，模板里难统一
不安全：&*it 对空迭代器或 past-the-end 迭代器是未定义行为
不标准：operator-> 可能返回代理对象，不能直接取地址

std::to_address 的核心行为

它根据参数类型自动选择安全路径：

若参数是原生指针（如 T*），直接返回该指针
若参数是满足 std::pointer_traits 要求的指针类（如 std::unique_ptr, std::shared_ptr），调用其 to_address() 静态成员（C++20 要求该成员存在）或回退到 ptr.get()
若参数是迭代器（如 std::vector::iterator），仅当它是 contiguous_iterator（连续迭代器）时才允许转换，并调用 std::to_address(it) → 实际等价于 std::addressof(*it)（注意：不是 &*it！）
对非连续迭代器（如 std::list::iterator），std::to_address 不参与重载（SFINAE 排除），编译失败——这是有意设计，防止误用

典型用法示例

✅ 安全获取智能指针的裸地址：

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```cpp
#include
#include
#include

auto ptr = std::make_unique(42);
int* raw = std::to_address(ptr); // ✅ 安全，等价于 ptr.get()

std::vector v = {1,2,3};
auto it = v.begin();
int* p = std::to_address(it); // ✅ 连续迭代器，安全

// ❌ 编译错误：std::list::iterator 不是 contiguous_iterator
// std::list l{1,2};
// auto lit = l.begin();
// int* bad = std::to_address(lit); // SFINAE 失败
```

和 &*it 的关键区别

&*it 是常见但危险的写法：

要求 it 必须可解引用（即不能是 end()、未初始化、或空容器的 begin()）
对某些代理迭代器（如 std::vector<bool>::iterator</bool>），*it 返回临时 proxy 对象，&*it 取其地址是悬垂指针
std::to_address(it) 在连续迭代器上使用 std::addressof(*it)，能正确处理 proxy 类型，且标准保证其安全语义

基本上就这些。它不是万能的，也不替代你理解指针生命周期，但在泛型内存操作（比如自定义分配器、零拷贝序列化、与 C API 交互）中，是 C++20 推荐的、类型安全的“取裸地址”入口点。

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