指向成员的指针是非法引用吗？

Question

假设我有：

// 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

编译器抱怨我无法获取成员的地址，因为它是引用。准确地说：

语义问题：无法形成指向引用类型“int &”的成员“j”的成员指针

我知道这样做似乎毫无意义，但我只是想知道为什么不能这样做。

为什么这是不可能的？

Answer 1

这是无法完成的，因为您无法获取指向引用周期的指针。

如果您可以将成员指针指向引用，则这将与堆栈上引用的行为不一致。 C++的态度是引用不存在。因此，您永远无法形成指向它们的指针。

例如，&f::a 必须与 &f::b 不同。通过取消引用 &f::b，您将有效地获得指向引用的指针，这是不允许的。

Answer 2

C++11标准：

§8.3.3 p3 [dcl.mptr]
指向成员的指针不得指向类的静态成员 (9.4)、具有引用类型的成员或“cv void”。

另外，一般来说：

§8.3.1 p4 [dcl.ptr]
[ 注意：没有指向引用的指针；见 8.3.2。 [...]——尾注]

§8.3.2 p5 [dcl.ref]
不得有对引用的引用，不得有引用数组，并且不得有指向引用的指针。

Answer 3

成员指针（与指向成员的简单指针相反）只是结构中的偏移量，根本不是指针。您只能通过它与结构本身（或指向结构的指针）结合来获取数据：将偏移量的值添加到结构的地址，并将结果取消引用以生成成员的值。

现在假设一个成员是一个引用，因此通过它访问数据已经需要取消引用（编译器对我们隐藏它，但它需要在输出中吐出相应的指令）。如果 C++ 允许成员指针指向引用，那么它们将是另一种类型：需要添加到基址的偏移量，然后取消引用两次。改进一个已经不起眼的功能需要花费太多的工作；禁止它是一个更好的出路。

Answer 4

允许您创建指向引用的指针并不会给您任何表达能力。对于这样一个庞然大物，你可以做的任何事情都不能使用引用或指针轻松完成。你从中得到的只是增加了复杂性。

为了与禁止指向引用的指针的规则保持一致，并且因为它增加了更多的复杂性，所以不允许将指针指向作为引用的成员。该语言的设计者可能认为从这些中获得的一点点收益是不值得的。

这完全只是我的意见。